Анализатор спектра

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 938191 с;оюз с.оветскинСоциалистическиеРеспублик(5 )М. Кл,(22) Заявлено 10. 1 О. 79 (21) 2829775/18-21 с присоединением заявки М 6 01 й 23/16 Ртеудэрстээнай кветет СССР в двэи изобретений и отэрцтнй(72) Авторы изобретения В.И. Роменский, И,В. Роменский и В.В. Рожков: ,(71) Заявитель 154 ) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА 1Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может бытьиспользовано для анализа сигналови распознавания образов.Известны анализаторы спектра,содержащие масштабирующий блок, блокзапуска, генератор ортогональныхфункций и интегрирующие блоки почислу коэффициентов разложения 1 1 1. Однако они сложны точность и диапазон анализируемых частот их недостаточны.Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее масштабирующий блок, генератор функций Уолша, интегрирующие блоки, инвертирующие блоки и ключи 2.Недостатком известного устройства является большое время анализа из-за многократных вычислений коэффициентов разложений.Цель изобретения - увеличение быстродействия анализатора. Эта цель достигается тем, чтоанализатор спектра, содержащий масштабный блок с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого 5соединен с входом анализатора, многоканальный масштабный блок с регулируемым коэффициентом передачи иблок интеграторов, дополнительноснабжен тремя управляемыми матрицами коммутирующих элементов, коммутатором аналоговых сигналов, блокомуправления, запоминающим блоком,аналого-цифровым преобразователем,блоком времени, блоком извлеченияквадратного корня, блоком эталонных напряжений, суммирующим блокоми дополнительными масштабным блокоми многоканальным масштабным блокомс регулируемыми коэффициентами пере дачи, причем выход масштабного блока соединен с соответствующим входомпервой матрицы, группа выходов ипервая группа входов которой, под"ключенная к группе входов блока ин938191 3теграторов, связаны между собой через последовательно соединенные многоканальные масштабные блоки и вторую матрицу, группа выходов блока интеграторов соединена с группой входов коммутатора, вход которого связан с выходом дополнительного масштабного блока, а выход - с первой группой входов третьей матрицы через последовательно соединенные О аналого-цифровой преобразователь и запоминающий блок, соответствующая группа выходов второй матрицы через суммирующий блок связана с входом дополнительного масштабного блока, вход анализатора соединен через блок времени с второй группой входов третьей матрицы, третья группа входов которой подключена к группе выходов блока извлечения квадратного корня, а группа выходов - к группам кодовых входов масштабных и многоканальных масштабных блоков, блока интеграторов й аналого-цифрового преобразователя, группа выходов блока эталонных напряжений соединена с второй группой входов первой матрицы.и соответствующей группой входов второй матрицы, выходы блока управления связаны с соответствуоцими управляющими входами матриц, коммутатора, аналого-цифрового преобразователя, масштабных и многоканальных масштабных блоков, блока интеграторов, запоминающего блока, блока времени, блока эталонзз ных напряжений и блока извлечения квадратного корня. На чертеже приведена структурнаяф 4 О схема анализатора спектра.Анализатор спектра содержит масштабный блок 1 с регулируемым коэффициентом передачи, управляемую матрйцу 2 коммутирующих элементов, многоканальные масштабные блоки 3 и 4 с регулируемыми коэффициентами передачи, управляемую матрицу 5 коммутирующих элементов, блок 6 интеграторов, суммирующий блок 7, блок 8 времени, управляемую матрицу 9 коммутирующих элементов, запоминающий блок 10, блок 11 управления, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, коммутатор 13, маст штабный блок 14 с регулируемым коэф- м Фициентом передачи, блок 15 эталонных напряжений, блок 16 извлечения квадратного корня. аАнализатор спектра работает следующим образомПод действием сигналов блока 11 устанавливаются в исходное состояние все блоки анализатора спектра. Затем в блоке 16 определяется величина Т, где Т - время анализа и по разрешающим сигналам блока 11 устанавливаются коэффициенты передачи блоков 1, 3, 4, 6 и 14, аналого-цифрового преобразователя 12 в соответствии с величинами Ь/ Т, "оМ"о 4 " ь 1 " Ьг где 1=1, 2щ (величины Ь 031 1 о 41 об;, Ь, П, ойРеделяются заранее, исходя иэ достижения необходимой точности вйчисления коэффициентов Фурье, а их двоичные коды хранятся в блоке 10, а также частота следования импульсов генератора блока 8 времени в соответствии с временем Т.При установке названных коэффициентов передачи по управляющим сигналам блока 11 к группе выходов матрицы 9 подключается .группа выходов " блока 10, из которого затем вызываются двоичные коды значений устанавливаемых коэффициентов передачи и подаются на соответствующие группы кодовых входов перечисленных выше блоков и аналого-циФрового преобразователя 12, Далее сигналы блока 11, присутствующие на управляющих входах матриц 9, 5 и 2 изменяются таким образом, что от группы выходов матрицы 9 отключается группа выходов блока О и подключается к группе входов матрицы 9 группа выходов блока 8, к первой группе выходов матрицы 5 - группа выходов блока 4, к группе выходов матрицы 2, - выход бло- ка 1 и первая группа выходов матрицы 5. При этом через матрицы 2 и 5 к первому входу блока 3 подсоединяется выход блока 1, к каждому 1-му входу этого блока(1-1)-ый выход блока 4 (1=2, 3 в)а при наличии разрешающего сигнала блока 11 появляется возможность изменения коэффициентов передачи каналов блока 3.Поступающий на вход анализатора спектра сигнал у(с) вызывает появление импульса на выходе устройства запуска блока 8.При этом на выходах блока 8 времени появляются кусочно постоянные сигналы, принимающие на участках(= Ы -,щ , =,2 г,И )ортонормированных на интервале 0,1базисных сигналов Г (х) к-ой сисяемы указанного базиса,Под действием этих двоичных кодов каналы блока 4 настраиваютсяна соответствующие коэффициентыпередачи Вызванное из блока 15напряжение Чк в блоках 3, 4, 7 и14 преобразуется в напряжение, пропорциональное по величине ,Ь. Ь - К фкй.Лю,)и соответствующее определяемомукоэффициенту Фурье.Последнее через коммутатор 13поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 12, где масштабируется и преобразуется в двоичныйкод вычисляемого коэффициента, кото"рый поступает в блок 10, где и запоминается.Величины моментов подсчитываютсязаранее и совместно с таблицными коуэффициентами а 1, а(1=1, 2, .В)хранятся в блоке 10.Эффективность предложения состоитв том, что оно позволяет ускоритьпроцесс определения коэффициентовФурье анализируемого сигнала по базисам набора за счет того, что при.вычислении указанных коэффициентованализ сигнала производится одинраз на интервале наблюдения (приопределении указанных коэффициентовс помощью прототипа анализ сигналапроизводится и раз, где п - количество базисов набора). Нахождениевеличин групп искомых коэффициентовФурьеколичество групп и, количество коэффициентов в группе п)производится с помощью быстро выполняемых операций весового суммирования на основе результатов однократного анализа полученных величин коэффициентов полинома. При этом время определения обобщенных коэффициентов Фурье оказывается соизмеримым с временем наблюдения сигнала,что приблизительно в и раз экономит энергоресурсы источника анализируемого синала.Формула изобретенияАнализатор спектра, содержащиймасштабный блок с регулируемым коэффициентом передачи, вход которого соединен с входом анализатора,многоканальный масштабный блок срегулируемым коэффициентом передачии блок интеграторов, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, цто, с целью уве",личения быстродействия анализатора,он снабжен тремя управляемыми матрицами коммутирующих элементов, ком"мутатором аналоговых сигналов, блоком управления, запоминающим блоком,аналого-цифровым преобразователем,блоком времени, блоком извлеченияквадратного корня, блоком эталонныхнапряжений, суммирующим блоком идополнительными масштабным блоком имногоканальным масштабным блоком срегулируемыми коэффициентами передачи, причем выход масштабного блока соединен с соответствующим входомпервой матрицы, группа выходов ипервая группа входов которой, подключенная к группе входов блока, интеграторов, связаны между собой через последовательно соединенные многоканальные масштабные блоки ивторую матрицу, группа выходов блокаинтеграторов соединена с группой входов коммутатора, вход которого связан зо с выходом дополнительного масштабного блока, а выход - с первой группой входов третьей матрицы черезпоследовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь и запоминаюЗ 5 щий блок, соответствующая группа выходов вторЬй матрицы через суммирующий блок связана с входом дополнительного масштабного блока, входанализатора соединен через блок времени с второй группой входов третьей матрицы, третья группа входовкоторой подкЛючена к группе выходовблока извлечения квадратного корня,а группа выходов - к группам кодовых входов масштабных и многоканальных масштабных блоков, блока интеграторов и аналого-цифрового преобразователя, группа выходов блока эталонных напряжений соединена с второй ,5 О группой входов первой матрицы и соответствующей группой входов второй матрицы, выходы блока управления связаны с соответствующими управляющими входами матриц, коммута тора, аналого-цифрового преобразователя, масштабных и многоканальныхмасштабных блоков, блока интеграторов, запоминающего блока, блока времени, блока эталонных напряжений иблока извлечения квадратного корня. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе938191 101. Г. Ван Трис,Теория обнаружения, оценок и модуляции. М., "Советское радио", 1972, с. 208.2. Авторское свидетельство СССР з 11 480993, кл. 6 61 й 23/16, 1975ректор Н. Швыдкая По писно аказ 53/ Тираж 717 дВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,