Способ безгетеродинного спектрального анализа сигналов

 

Изобретение относится к области электроизмерений. Цель - повышение точности спектрального анализа. Она достигается тем, что в способе безгетеродинного спектрального анализа сигналов (С), основанном на сжатии С во времени с переменным коэффициентом преобразования и узкополосной фильтрацией, используют выборки постоянной длительности сжатого во. времени С при всех значениях коэффициента преобразования временного масштаба. В описании изобретения приведена схема устройства, реализующего способ, математические зависимости измеряемых величин. Изобретение позволяет при аппаратурном спектральном анализе С обойтись без дополнительного взвешивания на амплитуде (А) и исключает имеющуюся погрешность определения А спектральных составляющих. Оно может быть использовано для спектрального анализа низкочастотных С. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК

„„QU„, 1287034 А1 (51) 4 G 01 R 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3904214/24-21 (22) 29.05.85 (46) 30.01.87. Бюл. ¹ 4 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) Ю.Ф.Егоренко, И.И.Маркович и А.В.Скакунов (53) 621.391.1(088.8) (54) СПОСОБ БЕЗГЕТЕРОДИННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к области электроизмерений. Цель — повышение точности спектрального анализа. Она достигается тем, что в способе безгетеродинного спектрального анализа сигналов (С), основанном на сжатии С во времени с переменным коэффициентом преобразования и узкополосной фильтрацией, используют выборки постоянной длительности сжатого во, времени С при всех значениях коэффициента преобразования временного масштаба. В описании изобретения приведена схема устройства, реализующего способ, математические зависимости измеряемых величин. Изобретение позволяет при аппаратурном спектральном анализе С обойтись без дополнительного взвешивания на амплитуде (A) и исключает имеющуюся погрешность определения А спектральных составляющих. Оно может быть использовано для спектрального анализа низкочастотных С. 2 ил, 1287034 (4) Из соотношений (1) и (4) следует, что модуль спектральной плотности

i--той реализации сигнала на выходе

f0 преобразователя временного масштаба (IIBM), представленной выборками конечной длительности, прямо пропорциональными коэффициенту о

sin -255 (5) я7, /2

С

"О !

К„; Т; где Т вЂ” период дискретизации i-той

1 реализации на выходе ПВМ.

20 В безгетеродинных анализаторах спектра требуемое ступенчатое во времени изменение К„ достигается прямо пропорциональным изменением скорости (частоты) считывания информации, т.е. (6) Если частоту дискретизации каждой

30 реализации положить равной F, то получим

Я (t — КТ), (2) Y, (t) где Т . — период дискретизации сигнала. 45

Если спектральная плотность сигнала S (t), то выражение для спектра сигнала после дискретизации имеет вид 50

2Т (3)

В случае использования для дискретизации сигнала выборок конечной длительности О, спектр его представО ляется аналитическим выражением

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для спектрального анализа низкочастотных сигналов.

Цель изобретения — повышение точности спектрального анализа.

Указанная цель достигается тем, что в способе безгетеродинного спектрального анализа, основанном на сжатии сигналов во времени,.с переменным коэффициентом преобразования и узкополосной фильтрацией, используют выборки постоянной длительнос,ти сжатого во времени сигнала при всех значениях коэффициента преобразования временного масштаба.

Для пояснения сущности изобретения рассмотрим подробнее нреобразование спектров исследуемых сигналов при сжатии их в преобразователе временного масштаба (ПВМ) и представлении в виде выборок конечной длительности с

Известно, что сжатие сигнала во времени в К раз приводит к мультипе пликативному расширению его спектра.

Если обозначить через S „ (4. ) спектр исходной реализации,то спектр сигнала на выходе ПВМ описывается соотношением

8(я) = 1 S (и) (1)

K„„„K„„66

Процесс взятия выборок сигнала

S (t) можно рассматривать как умножение функции S (t) на периодическую последовательность дельта †импульсов

S (t).= —; S (и

+ "О Я "o — Е а-л-- т О И7, /2

С, Г sin 037o/2 (7)

1 о Ъап 437, /2

Из последнего выражения следует, что модуль спектральной плотности дискретизированного во времени сигнала на выходе IIHM не зависит от величины К„ц, т.е. в предлагаемом способе безгетеродинного спектрального анализа сигналов с постоянно настроенным фильтром будут отсутствовать погрешности измерения амплитуды.

На фиг. 1 приведена структурная схема, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит ПВМ 1, управляемый ключ 2, узкополосный фильтр

3 и генератор импульсов 4, причем выход ПВМ 1 соединен с первым входом управляемого ключа 2 и с управляющим входом генератора импульсов 4, выход которого соединен с вторым входом управляемого ключа 2, выход которого подключен к входу узкополосного фильтра 3.

1287034

В данном случае IIBM может представлять собой устройство для записи и считывания исследуемых сигналов, выполненное с запоминающим устройством на магнитной ленте. Сжатый во времени исследуемый сигнал (фиг. 2) подается на управляемый ключ 2, который осуществляет выборку из сжатого во времени сигнала с постоянной длительностью при всех значениях К согласно теоретическому обосле нованию Управляемый ключ. 2 может быть выполнен по схеме аналогового запоминающего устройства с небольшим дополнением: в схему вводится ключ параллельно запоминающей емкости, который замыкает ее на корпус, формируя длительность выборки, равную времени .о, затем отключается во время. взятия новой выборки.

Начало новой выборки определяет— ся моментом размыкания первого ключа.

Генератор импульсов вырабатывает

25 управляющие импульсы постоянной длительностью а и периодом повторения Т, соответствующим периоду считывания, которыми управляется управляемый ключ 2. Управление работой генератора импульсов 4 осуществляется импульсами, приходящими с выхода

ПВИ 1 на управляющий вход генератора импульсов 4.

Использование предлагаемого способа безгетеродинного спектрального анализа позволяет при аппаратурном спектральном анализе сигналов обойтись беэ дополнительного взвешивания на амплитуде и исключить имеющуюся погрешность определения амплитуды спектральных составляющих,обусловленную изменением К„

Формула изобретения

Способ беэгетеродинного спектрального анализа сигналов, заключающий- . ся в сжатии сигналов во времени с переменным коэффициентом преобразования временного масштаба с дискретизацией сигнала выборками, длительность которых зависит от коэффициента преобразования временного масштаба, с последующей узкополосной фильтрацией и регистрацией, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности спектрального анализа, используют выборки постоянной.. длительности сжатого во времени сигнала при всех значениях коэффициента преобразования временного масштаба.

1287034

Составитель И.Янушевский

Техред М.Ходанич Корректор Т.Колб

Редактор .А.Гулько

Заказ 7711/46 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4