Анализатор комплексного спектра электрическихсигналов

Иллюстрации

Анализатор комплексного спектра электрическихсигналов (патент 291160)
Анализатор комплексного спектра электрическихсигналов (патент 291160)
Анализатор комплексного спектра электрическихсигналов (патент 291160)
Анализатор комплексного спектра электрическихсигналов (патент 291160)
Показать все

Реферат

 

29ll60

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

МПК 6 Olr 23/00

Заявлено 06.11.1969 (№ 1301810/26-9) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.317.757(088.8) Опубликовано 06.1.1971. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 4.III.1971

Авторы изобретения

H. К. Игнатьев и Ю. К. Трофимов Г.,ЕС," 27г1АЯ ..1

f f

Заявитель

1 —.; .гх. и .

АНАЛИЗАТОР КОМПЛЕКСНОГО СПЕКТРА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СИ ГНАЛОВ тс

sin — (t — пТ)

f (i) = f(nT) — (f — nT)

Т (2) 15 будет

5„(та) = f(nT)П (— 1 е и,,й/ где

1, при — (—

<о 1

О, при — )—

Р 2 и®= (4) Я= —

Т (5) 30

Известные анализаторы комплексного спектра с использованием линии задержки не обеспечивают непрерывного наблюдения текущего спектра сигнала, что ограничивает область их применения чисто исследовательскими целями.

Предлагаемый анализатор отличается от известных тем, что в каждый отвод линии задержки последовательно включены электронные ключи, связанные по цепи управления с генератором гармоник, блоки затягивания импульсов и функциональные умножители, ко вторым входам которых подключены выходы генератора сетки дискретных частот, а выходы функциональных умножителей объединены вместе и подключены ко входам амплитудного и фазового детекторов, причем второй вход последнего соединен с генератором начальной частоты.

Это позволяет осуществлять наблюдение текущего спектра сигнала при одновременном обеспечении равной точности анализа в пределах всего анализируемого диапазона частот, включая постоянную составляющую.

На фиг. 1 представлена блок-схема анализатора; на фиг. 2 — амплитудный и фазовый спектры элементарного моделируемого сигнала; на фиг. 3 — элементарные сигналы и модели их спектров во временнбм масштабе.

Работа анализатора основана на моделировании спектра во временной области. Ана Iизируемая функция времени f(t) с полосой частот от 0 до л(Т в соответствии с теоремой

5 Котельникова может быть представлена как

s(n — (t — лТ) ((/) = „Д(ггТ) и — (t — nT)

Т

Спектр входящего сюда элементарного сигнала

291160

А„(а) = (п1) П (6) Таким образом, каждый элементарный сигнал может быть охарактеризован своим модулем (см. фиг. 2а) и фазой (см. фиг. 2б)

Ф(св) =п — а. (7)

Я

Спектр полного сигнала должен характеризоваться комбинацией элементарных модулей и фаз, образованной по закону суммирования экспоненциальных членов (3), т. е. по закону сложения векторов. С учетом возможности реализации такого закона сложения в качестве модели спектра элементарного сигнала принята функция времени в виде гармонического колебания произвольной начальной частоты „ амплитуда которого следует закону (6), а фаза — закону (7), т. е. в виде

5„® = а„®cps (о + ср„() ), где ..д=«спт>п (— ) ) «в) т ср„() =и — /, т

Я и причем весь спектр в пределах )а--— г 2 т воспроизводится в интервале времени — — ( г т (/(—, а амплитудный масштаб выбран

2 произвольно.

На фиг. 3 приведены графики трех элементарных сигналов с соответствующими моделямиихспектров. Спектр8 (с«) (n)0) элементарного сигнала f (t) соответствующего отсчету анализируемой функции в точке

t — nT, моделируется колебанием f„(t) с амплитудой а „(t) и частотой v =v„— nD (см. фиг. За). Колебание этой частоты с постоянной скоростью nQ убавляет свою фазу относительно фазы начальной частоты vо и, таким образом, характеризуется постоянной крутизной наклона фазовой характеристики

V (), совпадающей в принятом масштабе времени с крутизной изменения фазы (7).

Спектр S,(î) элементарного сигнала,(t) моделируется колебанием s,(t) с амплитудой а,(1) и начальной частотой, (см. фиг. Зб).

При этом в соответствии с (7) при n=O фаза

«ро() будет иметь нулевую крутизну наклона. Аналогичная зависимость имеется между сигналом f(t) и моделью его спектра s„(t) (см. фиг. Зв), где моделирующее колебание частоты v=v„+nQ с постоянной скоростью наращивает свою фазу относительно фазы начальной частоты v, что выражается положительным наклоном его фазовой характеристики ср„(/) .

Наконец, легко показать, что сумма моделирующих сигналов выражает по уже установленным правилам спектр суммы соответ10

65 ствующих элементарных сигналов, т. е. что амплитуда а(1) и фаза ср(/) суммарного моделирующего сигнала

s(t) =Zs„(t) =la„(t) cos(v,t-+ср (t)) (9) п л соответствуют модулю А (ж) и фазе Ф (а) спектра исходного анализируемого сигнала

S(o)).

В соответствии с изложенными принципами моделирования действие схемы (см. фиг. 1) происходит следующим образом. Входной сигнал f(t) запоминается в линии 1 задержки на интервале NT, где N — число звеньев в линии задержки, а Т вЂ” задержка на одно звено.

Периодически, с частотой Q =2л/Т ключи 2 производят из этого сигнала выборки, амплитуды которых пропорциональны значениям входного сигнала f(nT). Полученные таким образом сравнительно короткие импульсы затягиваются в блоках 8 на Т сек, формируя

«- « напряжения вида f(nT) l7 — ), которые посту«.т! пают далее на функциональные умножители

4. Ко вторым входам функциональных умножителей подводятся напряжения от генератора сетки дискретных частот вида к,+nQ.

Каждое из этих напряжений образуется путем смешивания в однополосных модуляторах б двух сигналов с частотами v, и nQ, вырабатываемыми соответственно генератором б начальной частоты и генератором 7 гармоник.

Напряжение частоты Q используется также для управления работой ключей 2. В результате перемножения сигналов, подведенных к функциональным умножителям 4, на выходах последних образуются элементарные моделирующие колебания, описываемые выражением (8). В соответствии с формулой (9) эти сигналы складываются на общей нагрузке, формируя сложный амплитудно-фазомодулированный сигнал s (t), представляющий собой модель комплексного спектра анализируемого сигнала f(t). При этом модуль этого спектра воспроизводится временной огибающей выходного сигнала s(t), а его фаза — законом изменения мгновенной фазы высокочастотного заполнения.

Для раздельного наблюдения модуля и фазы исследуемого спектра сигнал s(t) подводится параллельно к входам амплитудного 8 и фазового 9 детекторов, причем для последнего в качестве опорной частоты используется напряжение от генератора начальной частоты

v„. При выполнении условия v„))Q на выходах детекторов образуются сигналы а (/) и ср(/), форма которых в выбранном масштабе времени совпадает соответственно с амплитудным и фазовым спектрами сигнала f(t).

Отличительная особенность предлагаемого анализатора состоит в получении модуля и фазы спектра в виде четной и нечетной функций времени соответственно. Это совпадает с ъсатематическим определением модуля и фазы спектра и позволяет с равной точностью

291160 а (e) Фиг.t определить спектральные характеристики исследуемого сигнала в пределах всего анализируемого диапазона частот, включая О ги.

Предмет изобретения

Анализатор комплексного спектра электрических сигналов, содержащий линию задержки с отводами, генератор сетки дискретных частот, состоящий из генератора начальной частоты, однополосных модуляторов и генератора гармоник, а также амплитудный и фазовый детекторы, отличающийся тем, что, с целью непрерывного наблюдения текущего значения комплексного спектра сигнала при одновременном обеспечении равной точности анализа в пределах всего анализируемого диапазона частот, включая постоянную составляющую, к каждому отводу упомянутой линии задержки последовательно подключены

5 электронные ключи, связанные по цепи управления с упомянутым генератором гармоник, блоки затягивания импульсов и функциональные умножители, ко вторым входам которых подключены выходы упомянутого генератора

1О сетки дискретных частот, а выходы функциональных умножителей объединены вместе и подключены ко входам упомянутых амплитудного и фазового детекторов, причем второй вход последнего соединен с упомянутым гене15 ратором начальной частоты.

-nT 0

S-л (г) 5в (t) — 1- f т т

2 2

Qo(f) Составитель Г, Рассмотрова

Редактор Т, В. Иванова Техред Л. В. Куклина Корректор О. И. Усова

Изд. № 201 Заказ 367)3 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

I ! !

2

1 2