Амплитудно фазовый анализатор спектра

ОПИСАИЗ ОБРЕ Сфвз Сааетскнк Соцналнстнческни Республик(61) Дополнительн 2) Заявлено 20,0677 (2 23/00 рисоединением заявки осударствеиный комитет ссср по делам изобретений и открытий.Самойлов и А,Н,Чечулина 1) Заявите льский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта 54) АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТР О ализаодналаи, ком сумма- недоих аналиметод вляется екущего кото к и дру льзующи вания, еления ошибки нения набегаоследовательноблока, трига, второй вход эа га НИ сп.ф соед гера 1Изобретение относится к электрои радиоизмерительной технике и можбыть применено для определения спера амплитуд и спектра фаз сигналовв реальном масштабе времени, дляисследования свойств сигналов, напмер , в дефектоскопии, а также приразработке помехоустойчивых системжелезнодорожной радио- и проводнойсвязи,Известны безрезонаторные анторы спектра, использующие метгармонического взвешивания сиги содержащие устройства выборкмутаторы, блоки взвешивания иторы 1)Однако точность их анализастаточна.Наиболее близким решением иэ известных является анализатор, содержащий последовательно соединенныеустройство импульсной выборкисигнала, многоканальный коммутаторблок гармонического взвешивания исумматор 2) .Его недостатком,кагторов спектра, испо хрмонического вэвеши яэкая точность опред тектра иэ-эа наличия рая появляется в виде набега фазыза счет движения во времени сигналаотносительно неподвижных весовьжкоэффициентов, создаваемых взвешивающими резисторами,Цель изобретения - повышение точности измерений текущего спектра.Эта цель достигается тем, что амплитудно-Фазовый анализатор спектра,содержащий блок выборки, вход которогосоединен с выходом источника сигнала,а выходы подключены к двум квадратурным каналам обработки, каждый иэ кото-.рых состоит из последовательно-соединенных блока взвешивания, сумматора,коммутатора и соответствукщего блокаопределения модуля или фазы, вторыевходы которых соединены с выходомкоммутатора противоположных каналов,допоЛнительно снабжен блоком устранения набега Фазы, первый вход которого соединен с выходом блока определения Фазы, второй вход - со вторым выходом коммутатора, а третийвход - со вторьм выходом источникасигнала.При этом блок .Устрааэы выполнен в виде ииненных пороговогоключа и сумматоркоторого подключен к первому входублока устранения набега фазы, а так.же генератора пилообразного напряжения,дифференцирующей цепи и ограни.чителя, вход которого соединен совторым входом порогового блока и 5с выходом сумматора, третий входкоторого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, соединенного также через дифференцирующуюцепь со вторым входом триггера, авходы генератора пилообразного напряжения подключены ко второму и третьему входам блока устранения набегаФазы.На Фиг.1 представлена функциональная схема анализатора. Он содержитисточник 1 сигнала, блок 2 выборки,выполненный н виде линии задержкис отводами, блоки 3 и 4 взвешивания,сумматоры 5 и б,коммутаторы 7 и 8блок 9 определения модуля, блок 10 2 Оопределения фазы и блок 11 устранения набега фаз.Блок 11 в свою очередь состоитиз генератора 12 пилообразного напряжения, дифференцирующей цепи 13, поро гового устройства 1 4, триггера 15,ключа 16, сумматора 17, ограничителя18 и клемм + 7 ь, -24 Г для подключенияисточника постоянного напряжения,Работает ачализатор следующим 3 Ообразом.От источника 1 исследуемый сигналпоступает на вход блока 2 выборки,выходные сигналы которого в дискретных точках перемножаются на значениякоэффициентов передачи блоков 3 и 4гармонического взвешивания, затемсуммируются в сумматорах 5 и 6.С выходом сумматоров сигналы посту-пают на электронные коммутаторы 7 иБ, которые периодически через интервали Котельникова 61 , считываюттекущие значения коэффициентов разложения по Фурье, в результате чегона их выходах получаются огибающиекосинусоидальных и синусоидальныхсоставляющих сигнала.Блоки 9 и 1 0 вычисляют спектрыамплитуд и Фаз. сигнала. За счетдвижения сигнала в блоке 2 выборкиотносительно весовых коэффициентовпоявляется набег Фазы в виде допол -нительного слагаемого ( - оЗ,Огде Ю, - частота,- время,При этом любой набег фазы, равныйК 2, где К - целое. число, можетбыть отброшен. Поэтому слагаемое (- Ж) представляет собой периодическую функцию с периодом Т= --2 ЯБудем считать, что фаза составляю щих сигнала может принимать любые значения в интервале + С, - К . Тогда текущая Фаза составляющей с частотой ж; пе,;евер;утого на оси времени сигнала, движущегося в линии задержки 65(.Ф (Ю- Ю 1 1 блока 2, будет иметь вид, показанный на фиг.2.Перескок фазы от - ь до + Т будет происходить в схеме блока 10 определения фазы н моменты 1 она каждом периоде Т=. Для компенсации набега ф зы необходимо ,добавить .Функцию ы,1 до скачка фазы и до пол н ит ель но до бав ить - 2 Г в интервалах 1 - Т 1,1- 2 Т 1,1 - ЗТ 1 и т.д.Следовательно, для компенсации набега фаз на каждой частотной составляющей необходимо вырабатывать пилообразное напряжение с периодом соответств,енно Т= щ. и размахом 27 Г.21Работа блока 11 устранения набега Фаз происходит следующим образом.В момент начала. сигнала 1 = 0 запускается генератор 12 пилообразного напряжения на время ) 2 Т, где Т - длительность сигнала, и вырабатывает пилообразные напряжения ОЧВ с периодами Т= ., размахом 2 Е .7 ГДля устранения набега Фазы на один вход сумматора 17 подается из генератора 12 напряжение Ц:м;,на другой вход - через электронный ключ 1 б постоянная величина (-2% ) н интерналах т.о-Т;, т 4 - 2 Т и т,д, Эти интервалы задаются триггером 15, который опрокидывается импульсом с порогового устройства 1 4 в момент, когда Фаза на выходе сумматора 17 становится больше + )ь в результате перескока фазы - ЧГ до + Г в блоке 10, и возвращается в первоначальное состоянием н моменты времени Т , 2 Т 1 и т,д. импульсом, полученным в дифференцирующей цепи 13.Таким образом на одном выходе анализатора будет получаться текущийспектр амплитуд, а на другом выходе текущий спектр фаз для сигнала, заходящего в блок 2 выборки до момента= Т и для сигнала, ныходящего изблока 2 выборки после момента Й = Т,На каждой частотной составляющейработа блока 11 отличается толькопериодом сигнала, вырабатываемогогенератором 12 пилообразного напряжения.Применение предложенного амплитудно-Фазного анализатора спектра позволяет обеспечить гибкость перестройки анализатора на требуемые гармонические составляющие и получить текущий спектр фаз, неискаженный набегом Фаз,Формула изобретения1. Амплитудно-фазовый анализаторспектра, содержащий блок выборки, вход которого соединен с выходом источника сигнала, а выходы подключены к двум квадратурным каналам обработки, каждый из которых состоитиз последовательно-соединенных блока взвешивания, сумматора, коммутатора и соответствующего блока определения или фазы. вторые входы которых соединены с выходом коммутатора противоположных каналов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, анали - затор дополнительно снабжен блоком устранения набега фазы, первый вход которого соединен с выходом блока определения фазы, второй вход - со вторым выходом коммутатора, а третий вход - со вторым выходом источника сигнала.2. Амплитудно-фазовый анализатор спектра по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок устранения набега фазы выполнен в виде последовательно- соединенных порогового блока, триггера ключа и сумматора второй вход которого подключен к первому входу блока устранения набега фазы, а также генератора пилообразного напряжения, дифференцирующей цепи и ограничителя, вход которого соединен совторым входом порогового блока ис выхоцом сумматора, третий вход которого подключен к выходу генераторапилообразного напряжения, соединенного также через дифферевцирующуюцепь со вторым входом триггера,а входы генератора пилообразногонапряжения подключены ко второмуи третьему входам блока устранениянабега фазы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Криксунов В.Г Тетельбаум А.С,Анализатор спектра амплитуд и фазциклически повторяющихся процессов,Приборы и техника эксперимента,1970, Р 1.2Бабенко В,И., Чайковский В,И.Дискретно-аналоговый анализаторспектра, Измерительная техника ,1975, Р 3.7114 ЕБ лъ й.ОрловКовалева Корректор Я,Веселовск Состав Техред едактор Д.Милитеев Заказ 900 лиал ППП фПатент, г. Ужгород, Ул. Проектная 2/32 Ти ЦНИИПИ Государст оми по делам изоб от 113035, Москва, Ж- кая