Спектроанализатор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51) (з 6 01 й 23/175 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано гри спектральном анализе для улучшения воспроизведенияна экране электронно-лучевой трубки спектральных компонент,Известно устройство, которое содержит п 1 каналов с фйльтром, детектором и интегратором, матрицу с в/пячейками выделения максимальногосигнала, управляющее устройство,делитель частоты, элементы задержки, коммутатор считывания, счетчики модулятор яркости в виде преобразователя код-напряжение, генера- . 15тор развертки, допоЛнительные эле"менты задержки.Ячейки матрицы могут работатьв двух рЕжимах записи. Первый режим -запись со сравнением,при этом в ячейку производится запись выборки входного сигнала О если выполняетсяусловие ОО;где О;, - значе-.ние записанной в ячейку предыдущейвыборки. При О ( О; в ячейке остается старое значение сигнала.Второй режим - запись без сравнения, при котором в ячейку матрицызаписывается новое значение сигналапри любом значении его амплитуды 1, ЗО Цель изобретения - повышение точности анализа,Поставленная цель достигаетсятем, что в спектроанализатор, содержащий а параллельных каналов, каждыйиз которых состоит из последовательно включенных фильтра, детектора,интегратора и и ячеек выделения максимального сигнала, лэлементовзадержки, управляющее устройство,коммутатор, счетчик, модулятор яркости, генератор развертки и электронно-лучевую трубку, при. этомячейки выделения максимального сигнала через коммутатор соединены ссигнальным входом электронно-лучевой трубки, вторые входы каждой изупомянутых ячеек, кроме п-ой, объединены и подключены к соответствующимэлементам задержки, управляющееустройство одним из выходов соединено со входом первого элементазадержки и со вторыми входами вторых ячеек выделения максимальногосигнала, а другим - со входом синхронизации коммутатора и счетнымвходом счетчика, один выход которогосоединен с генератором. развертки,а другой - с модулятором яркостиэлектронно-лучевой трубки, введен822074 решающий блок, а в каждый каналвычислительный блок, подключенныйпараллельно второй ячейке выделениямаксимального сигнала, выход которогосоединен со входом решающего блока,а выход последнего - ко вторым входам и-ых ячеек выделения максималь 5ного сигнала и входу и-го элементазадержки, причем его выход соединенсо вторым входом и-го элемента задержки и т.д. до второго элемента задержки включительно.Спектр сигнала Формируется вовторых ячейках выделения максимального сигнала путем отбора максимальных значений спектральных сос, тавляющих каждого канала. С помощью 15вычислительных блоков определяетсямомент окончания формирования спектральных составляющих в каждом канале. При этом вычислительный блок формирует импульс на вход решающего 20блока. При срабатывании всех вычислительных блоков решающий блок осуществляет последовательное продвижение сигнала от второй до и-ой ячейки выделения максимального сигнала,причем продвижение производитсясинхронно по всем каналам обработки,т.е. максимальный сигнал во всехканалах находится в каждый моментвремени в одной ступени, а значитогибающая спектра не искажается.На фиг, 1 представлена структурная схема спектроанализатора, нафиг. 2 - графики продвижения. сигналапо матрице ячеек выделения максимального сигнала для одного канала.Устройство содержит е параллельных каналов, каждый из которых содержит последовательно включенныеустройство 1 обработки с фильтром,детектором и интегратором и и ячеек 402 выделения максимального сигнала,причем параллельно второй ячейкевыделения максимального сигнала подключен вычислительный блок 3, выходкоторого соединен со входом решающего блока 4, выход которого, в своюочередь, соединен со входами "Записьбез сравнениями и-ых ячеек выделениямаксимального сигнала и через элементы 5 задержки п,п, . 2 - ковходам "Запись без сравнения" соответствующих ячеек выделения максимального сигнала, управляющее устройство б, одним выходом соединенноечерез первый элемент задержки совходами "Запись беэ сравнения" первыхячеек выделения максимального сигналаи со входами фЗапись со сравнением"вторых ячеек выделения максимальногосигнала, а другим выходом - со входомсинхронизации коммутатора 7, вхо-, а 0дами которого являются выходы всехячеек выделения максимального сигнала, и счетным входом счетчика 8,выход "Переполнение" которого соединен с генератором 9 развертки, а а 5 другой - с модулятором 10 яркостиэлектронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 11,третий вход которой соединен с выходомкоммутатора.Устройство работает следующимобразом.Сигнал, подлежащий анализу, поступает на устройство 1 обработки ипосле детектирования и интегрирования - на входы первых ячеек 2или в первую тупень. В первую ячейку 2 каждого канала производитсязапись текущего значения спектральной составляющей сигнала, т.е.запись производится импульсом суправляющего устройства 6 через задержкупо входу "Запись без сравнения". Из первой ячейки 2 сигналс отбором максимума переписывается вовторую ячейку 2 импульсов с управляющего устройства по входу "Запись сосравнением", т,е, запись во вторуюячейку производится в том случае,когда значение текущей выборки.О ) О, где О - значение записанной во вторую ячейку 2 предыдущеи выборки сигнала. В противномслучае во второй ячейке 2 сохраняется значение О. Величина задержки элемента 5 задержки определяется быстродействием ячейки выделения максимального сигнала. Отбормаксимального сигнала производитсяза время, необходимое устройству 1обработки для полного вычисленияспектра. Для различных каналов этовремя неодинаково и зависит от полосы пропускания конкретного фильтрав гребенке фильтров, Частота,с которой производится опрос двухпервых ячеек 2, определяется параметрами анализируемого сигнала.Чемвыше частоты в спектре, тем чащетребуется опрашивать первую и вторую ячейки 2. Сигнал с выхода и входа второй ячейки 2 поступает навычислительный блок 3, который Формирует импульс на решающий блок 4в том случае, когда соотношениемежду изменением входного и выходного сигнала второй ячейки 2 достигает определенного значения. Вычислительный блок 3 может быть построен различными способами в зависимости от конкретной задачи. Водном случае это может быть сумматор, вычисляющий разность входногои выходного сигнала второй ячейки 2.достигает определенного значения.Вычислительный блок 3 может бытьпостроен различными способами в зависимости от конкретной задачи.В одном случае это может быть сумматор, вычисляющий разность входногои выходного сигнала второй ячейки2, В том . случае, когда отрицательное значение разности превышаетпорог, определяемый помехами втракте, на решающий олок 4 выдаетсяЕ паузах между записью и продвижением сигналов производится считывание сигналов кз ячеек 2 на ЭЛТ 11.Считывание производится следующимобразом. Выходы ячеек 2 первого канала, начиная с ячейки 2 первой ступени, с помощью коммутатора 7 подключаются к отклоняющей системе ЭЛТ 11.Одновременно производится подсчетномера подключенной ступени с помощью счетчика 8. Состояние счетчика послемодулятора 10 яркости, выполненного 45 в виде преобразователя код-напряженке изменяет напряжение управления яркостью ЭЛТ 11. После подключения к ЭЛТ 11 последней и-ой ступени первого канала происходит переполнение 50 счетчика 8. Импульс переполнения запускает генератор 9 развертки, представляющий собой генератор ступен- чатого напряжения с числом ступенеквыходного напряжения -", где- число строк изображения. Затем аналогичным образом подключаются ячейки 2 второго канала и т.д. В случаеразвертки каналов по одной строкечисло ступеней равно числу каналов в. 60 Импульс переполнения счетчика 8 вы,рабатывается один раз за и импульсов, благодаря чему при обходе коммутатором 7 ячеек и ступеней одного канала луч ЭЛТ находится в одной тс:ке и 65 Спектроанализатор, содержащий в параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных блоков обработки и и ячеек выделения максимального сигнала, иэлементов задержки, управимпульс. В другом случае в качествевычислительного блока 3 может бытьиспользован таймер, выдающий импульсна решающий блок 4 по окончании среднего времени обработки в схеме 1.Импульсы с вычислительных блоков 3всех каналов поступают на решающийблок 4. При срабатывании всех вычислительных блоков 3, т.е, когдасформированы спектры во всех частотных каналах, решающий блок 4 выдает и.1 мпульсов продвижения,поступающих на входы "Запись без сравнения" и-ых ячеек 2 и через элементы задержки - на входы "Запись безсравнения" последовательно от и-ыхдо вторых ячеек 2. Накопленный во 15второй ячейке 2 отобранный по максимуму сигнал за ицикла продвижения последовательно переписываетсяиз второй ячейки 2 в третью, изтретьей в четвертую и т.д. из ив 20и ячейку 2. При этом в каждом циклепродвижения происходит перезаписьинформации из иячейки 2 каждого канала в и, через время задержки1 происходит перезапись из и-ойячейки 2 в и-ую, через время 27з и-,3-ей в и-ую и т.д., черезвремя (и) Г - из первой ячейки вовторую ячейку. Таким образом, за одинцикл продвижения сигнал переписываетиз и-ой ступени в и+1-ую, при этомнакопленное во вторых ячейках 2 значение сигнала переписывается синхронно из ступени в ступень. штрихи сигнала с выхода этих ячеек пишутся в одно место экрана. Синхронно с обходом коммутатором 7 ячеек и ступеней одного канала счетчик 8 модулятора яркости производит высчет номера ступени, из ячейки которой производится считывание информации, с.последующим преобразованием кода в напряжение. В результате выходное напряжение модулятора 10 управляет яркостью луча ЭЛТ таким образом, что штрихи сигнала ячеек старших ступеней формируются с меньшей яркостью по отношению к младшим. Таким образом имитируется затухание изображения сигнала во времени.Для поддержания на экране ЭЛТ немерцающего изображения период обхода всех ячеек должен быть не более 20 мс. Это накладывает определенные требования на быстродействие как считывающих устройств коммутатора 7, так и устройств, формирующих изображение на экране ЭЛТ. В результате должно выполняться условие где Т - импульсы синхронизации схем7 и 8.Число ступеней и и частота продвигаемых импульсов с решающегс блока 4выбирается равными чиолу требуемыхградаций яркости и в соответствиис необходимок величиной пребыванияинформации на экране ЭЛТ 11.Итак, на экране формируется изображение, состоящее из штрихов, амплитуда которых определяется амплитудой сигнала в данном канале, а число штрихов равно числу каналов.При этом в каждую точку развертки выводится и значений сигнала, наложенных одно на другое с синхронной модуляцией по яркости в функции временипребывания данной выборки в запоминающем устройстве,Время пребывания сигнала в цепочке ячеек выделения максимальногосигнала однозначно определяет время существования иэображения наэкране ЭЛТ, а так как накопленное во второй ступени, значение сигнала продвигается по старшим ступеням синхронно, искажение огибающей спектра, связанных с механизмомвременного разрешения, не наблюдается,Формула изобретения822074 ж 732 Подписи 1841/69 ВНИИПИ ПВ "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 л ляющее устройство коммутатор, счетчик, модулятор яркости, генераторразвертки и электронно-лучевую трубку, приоэтом ячейки выделения максимального сигнала через коммутаторсоединены с сигнальным входом электронно-лучевой трубки, вторые входыкаждой из упомянутых ячеек, кромеи-ой; объединены и подключены ксоответствующим элементам задержки,управляющее устройство одним выходомсоединено со входом первого элемента задержки и со вторыми входамивторых ячеек выделения максимального сигнала, а другим - со входомсинхронизации коммутатора и счетнымвходом счетчика, один выход которогосоединен с генератором развертки,а другой - с модулятором яркости,электронно-лучевой трубки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности анализа, в неговведен решающий блок, а в каждыйканал - вычислительный блок, подключенный параллельно второй ячейкевыделения максимального сигнала,выход которого соединен сд входомрешающего блока, а выход последнего - ко вторым входам и-ых ячееквыделения максимального сигнала ивходу и-го элемента задержки,причем его выход соединен со вторым входом п-.2-го элемента и т.д.до второго элемента задержки включительно. 15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р б 00466, кл. С 01 Р 23/00, 1977.