Способ спектрального анализа сигналов

 

Изобретение относится к области измерения характеристик случайных сигналов. Цель изобретения - повьппение точности измерения среднеквадратичных значений спектральных составляющих импульсых сигналов и повышение информативности спектрального анализа. Усилители 1 осуществляют калиброванное усиление сигнала. Коэффициент усиления определяется кодом , поступающим из блока 7 управления . Полосовые фильтры выделяют соответствующий участок спектра,, Экстрематоры 3,-3 представляют собой устройства выборки и хранения. Посредством коммутатора 4 и аналогоцифрового преобразователя 5 происходит обработка сигнала с последующим кодированием. Процессор 6 осуществляет обработку измерительной информации в соответствии с выражениями, приведенными в тексте описания. 2ил. с « МФ со Фиг.1

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3973759/24-21 (22) 16.09,85 (46) 07.05 ° 87. Бюл. 8"- 17 (72) А..А. Плавильщиков (53) 621,317.757(088,8) (56) Цапенко М. П. Измерительные информационные системы. — M.: Энергия, 1974, с. 196. (54) СПОСОБ СПЕКТРАЛЪНОГО AHAlIH3A

СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к области измерения характеристик случайных сигналов. Цель изобретения — повышение точности измерения среднеквадратичньгх значений спектральных составляющих импульсых сигналов и повьппение информативности спектральногQ анализа. Усилители 1 осуществляют калиброванное усиление сигнала. Коэффициент усиления определяется кодом, поступающим из блока 7 управления. Полосовые фильтры 2<-2< выделяют соответствующий участок спектра., Экстрематоры 3, -Зп представляют собой устройства выборки и хранения.

Посредством коммутатора 4 и аналогоцифрового преобразователя 5 происходит обработка сигнала с последуюшим кодированием. Процессор 6 осуществляет обработку измерительной информации в соответствии с выражениями, приведенными в тексте описания. 2ил.

1308

CK3J = 0,707 (г) "5

ИЗ„= макс) А, где СКЗ

МЗ

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 ;.

Значения А;, равные i-й величине превышающего уровень шума локального максимума в сигнале отклика j-го полосового фильтра, называют амплитуд- 25 ными значениями сигнала.

Способ спектрального анализа состоит в параллельной фильтрации входного сигнала с помощью гребенки по-. лосовых Фильтров и преобразовании .функции отклика каждого из полосовых фильтров в набор дискретных значейий

А1, амплитудных значений, равных i-му локальному экстремуму сигнала отклика j ro полосового фильтра. По мере получения амплитудных значений А>, вычисляют среднеквадратичное значение и максимальное значение сигнала в каждой частотной полосе в соответствии с выражениями среднеквадратичное значение сигнала в j-й полосе частот;

50 максимальное значение сигнала в j-й полосе частот; среднее значение квадрата из (i-1) амплитудных значений сигнала в j-й полосе частот, квадрат i-ro амплитудного значения сигнала в j-й полосе частот;

928 2

MRKc)A,)-максимальное по абсолютной

Jt величине из амплитудных значений сигнала в 3-й полосе частот;

i=1 п- текущее значение номера амплитудного значения сиг нала в 1-й полосе частот, п - число превьппающих шум амплитудных значений сигнала в j-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. .1

Анализируемый сигнал поступает на вход усилителя l, 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 -Зп 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 переходит через 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 амплитудномодулированного 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 опять

10 гаются операции извлечения квадратного корня и умножения на коэффициент 0,707 в соответствии с выражением (1) .

Формула изобретения 2 Я

А" — А

-2

1 11-1

Э

СКЗ =- 0,707 А;р

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 с

5 выражениями (1) и (2), При этом, если на вход процессора 6 поступает код амплитудного значения сигнала с выхода экстрематора 3, то происходит обращение к j-му регистру (процессор 6 содержит N регистров в соответствии с числом фильтров анализатора). Первая группа разрядов каждого регистра отводится под код .максимальных значений, вторая группа — под код среднего значения, из возведенных в квадрат амплитудных значений сигнала, а третья — под код числа i поступивших амплитудных значений, На первом такте, обработка из- Zp 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 j-ro регистра.

Если указанный код превышает содержимое первой группы разрядов j-ro регистра, то он переписывается в эти разряды. В противном случае содер- 30 жимое первой группы разрядов j-ro регистра остается неизменным. На втором такте осуществляется вычисление текущего среднего значения из возведенных в квадрат отсчетов сигнала.

При этом содержимое третьей группы разрядов j-го регистра увеличивается на единицу и вместе с содержимым второй группы разрядов этого регистра используется для определения кода те-40 кущего среднего значения квадрата сигнала в соответствии с выражением (1). По окончании вычислений резульTBT помещается во вторую группу разрядов j-ro регистра. На этом элемен- 45 тарный цикл обработки кода, поступивmего с выхода АЦП 5, заканчивается.

При поступлении на вход процессора 6 кода очередного амплитудного значения сигнала с выхода одного из фильтров 0

2,-21 процесс повторяется. Таким образом, по окончании процесса анализа в каждом из N регистров процессора

6 хранятся код максимального значения (первая группа разрядов) и код сред- 5 него значения квадрата (вторая группа разрядов) сигнала в соответствую-; щей полосе частот. При выводе изме928 4 рительной 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 подверСпособ спектрального анализа сигналов, состоящий в формировании составляющих спектра сигнала путем параллельной фильтрации с помощью системы полосовых фильтров, о т л ич а ю шийся 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 i-ro локального экстремума, превышающего уровень шума в сигнале отклика j-ro полосового фильтра, и вычисляют среднеквадратичные значения и максимальные значения сигнала отклика каждого полосового фильтра в соответствии с выражениями

M3> = макс А„; J, де nj — число превышающих уровень шума локальных экстремумов в сигнале отклика j-ro полосового фильтра;

СКЗ - среднеквадратичные значения спектральных составляющих импульсных сигналов;

ИЗ вЂ” максимальные значения сигнала отклика каждого полосового фильтра.

1308928

Составитель В. Смолин

Редактор О. Юрковецкая Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Заказ 1793/36

Тираж 731 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