Анализатор начальных фаз частотно-временного распределения мгновенной мощности

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к анализаторам спектра параллельного типа. Цель изобретения - обеспечение точного анализа начальных фаз частотно-временного распределения мгновенной мощности. Анализатор содержит параллельно соединенные каналы обработки, каждый из которых содержит узкополосный фильтр, линию задержки, два фазовращателя на π/2 , два умножителя, устройство вычитания и фазовый детектор. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для построения анализаторов спектра параллельного типа.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является анализатор частотно-временного распределения спектра мощности по авт. св. N 1739310, который имеет параллельно включенные каналы обработки, каждый из которых выполнен в виде узкополосного фильтра, линии задержки, двух фазовращателей на 90^o, двух умножителей и сумматора.

Недостатком прототипа является низкая полнота анализа спектров сигналов, так как не используется информация о всех их параметрах начальных фаз частотно-временного распределения мгновенной мощности.

Целью изобретения является разработка анализатора начальных фаз частотно-временного распределения мгновенной мощности, обеспечивающего более точный анализ начальных фаз частотно-временного распределения мгновенной мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в известный анализатор начальных фаз частотно-временного распределения мгновенной мощности, состоящий из каналов обработки, входы которых объединены и являются входом анализатора, а каждый из каналов обработки содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр, первый фазовращатель на π/2 первый умножитель, а также последовательно соединенные линию задержки и второй фазовращатель на π/2 причем входы узкополосного фильтра и линии задержки соединены между собой и являются входом соответствующего канала обработки анализатора, и второй умножитель, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, дополнительно в каждый канал обработки информации анализатора введены последовательно соединенные устройство вычитания и фазовый детектор. Выход фазового детектора является выходом соответствующего канала обработки анализатора. Второй вход первого умножителя соединен с соответствующими входами устройства вычитания. Первый вход второго умножителя соединен с выходом второго фазовращателя на π/2 Благодаря перечисленной совокупности существенных признаков реализуется возможность совместного частотно-временного распределения мгновенной мощности исследуемых процессов.

Анализатор, показанный на чертеже, содержит параллельно включенные каналы обработки, каждый из которых состоит из узкополосного фильтра 1, линии задержки 2, двух множителей 5 и 6, двух фазовращателей 3 и 4 на 90^o, устройства вычитании 7 и фазового детектора 8.

Входы узкополосного фильтра 1 и линии задержки 2 объединены и являются входом канала обработки.

Выход узкополосного фильтра 1 подключен в параллель к входу первого фазовращателя на π/2 3 и второму входу второго умножителя 6. Выход линии задержки 2 подключен в параллель к входу второго фазовращателя на π/2 4 и второму входу первого умножителя 5. Выходы первого 3 и второго 4 фазовращателей на π/2 подключены к первым входам соответственно первого 5 и второго 6 умножителей.

Выходы первого 5 и второго 6 умножителей подключены соответственно к первому и второму входам устройства вычитания 7, выход которого подключен ко входу фазового детектора 8.

Выход фазового детектора является выходом канала обработки. Все узлы схемы данного устройства могут быть реализованы на элементной базе, используемой для построения современных анализаторов спектра, в частности на транзисторах и аналоговых микросхемах.

Совместное частотно-временное распределение активной мощности представляет собой реальную часть комплексного распределения мощности Рихачека, определяемго выражением Здесь преобразование Гильберта сигнала z(t).

Функции где a(f₁), b(f₁) соответственно четная и нечетная части спектра Фурье реализации сигнала.

При этом z(t)=A(t)cosϕ(t), (4) где A(t) амплитуда и ϕ(t) полная фаза сигнала, являются гладкими функциями.

Используется свойство неотрицательности совместных частотно-временных распределений активной мощности сигнала в точках частотно-временной плоскости, соответствующих траектории мгновенной частоты f=ϕʹ(t)/2π т. е.

Анализатор работает следующим образом. Входной манипулированный сигнал подается параллельно на входы всех N узкополосных каналов обработки, на входы фильтров и линии задержки. Каждый канал обработки настроен на одно гармоническое колебание из сложного полигармонического колебания. Частоты настройки и полосы пропускания фильтров подбираются так, чтобы фильтры перекрывали всю полосу анализа с необходимой разрешающей способностью. С выхода узкополосного фильтра 1 сигнал поступает на вход фазовращателя на p/2 - 3 и на множитель 6. На другой вход умножителя подается входной сигнал, задержанный на линии задержки 2 и измененной фазой на π/2.

Время задержки определяется временем установления колебания в фильтре. С выхода фазовращателя 3 сигнал поступает на вход умножителя 5, на второй вход которого подается сигнал с выхода линии задержки 2. Сигналы с выходов умножителей 5 и 6 вычитаются в устройстве вычитания 7, на выходе которого имеют значение активной мощности на данной частоте. С выхода устройства вычитания 7 сигнал поступает на фазовый детектор, на выходе которого имеет значение начальной фазы мгновенной мощности. Совокупность сигналов на входах каналов обработки дает срез начальных фаз частотно-временного распределения мощности для заданного момента времени. Таким образом, за счет использования корреляционных свойств сигнала и шума путем формирования квадратурных составляющих сигнала и шума, их вычитания детектирования достигается повышение полноты анализа входного процесса.

Формула изобретения

Анализатор начальных фаз частотно-временного распределения мгновенной мощности, состоящий из каналов обработки, входы которых объединены и являются входом анализатора, каждый канал обработки выполнен в виде последовательно соединенных узкополосного фильтра, первого фазовращателя на π/2 и первого умножителя, а также последовательно соединенных линии задержки и второго фазовращателя на π/2, причем входы узкополосного фильтра и линии задержки соединены между собой и являются входом соответствующего канала обработки анализатора, и второй умножитель, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра, отличающийся тем, что в каждый канал обработки информации анализатора введены последовательно соединенные устройство вычитания и фазовый детектор, выход которого является выходом соответствующего канала обработки анализатора, второй вход первого умножителя соединен с выходом линии задержки, выходы первого и второго умножителей соединены с соответствующими входами устройства вычитания, первый вход второго умножителя соединен с выходом второго фазовращателя на π/2.с

РИСУНКИ

Рисунок 1