Рециркуляционный анализатор спектра

Рециркуляционный анализатор спектра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Саюз Советскня

Сецнаиистнческик

Республмк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополиительиое к авт. свид-ву— (22) Заявлено 200976 (21) 2401793/18-21 («i 657364, -. .,-,:а,.l @) (И) М. Кл. с присоединением заявки Я—

G 01 R 23/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (SS) УДК 621.317. . 757 (088. 8) Опубликовано 1504.79. Бюллетень %14

Дата опубликования описания 1504.79 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНПя Б. П. Иллис, А ° Н. Нохрин и В. A. Ыабалов (71) Заивнтель (54) РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства: приборостроении, медицине, станкостроении и других устройствах подобного назначения.

Известен анализатор спектра рециркуляционного типа, содержащий сумматор, линию задержки, компенсирующий усилитель и блок автомати- 10 ческой регулировки усиления.

Недостатком укаэанного анализатора являются вносимые им искажения в параметры выходного сигнала.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является анализатор спектра, содержащий сумматор, электронный ключ, линию задержки, компенсирующий усилитель, устройство сдвига частоты, синхрони- © затор и индикатор.

В указанном анализаторе для нормальной работы требуется, чтобы коэффициент ф обратной связи рециркулятора был близким к единице и постоян-25 яым по величине, однако в большинстве случаев результаты спектрального анализа должны обеспечивать выделенйе признаков сигнала. Одним из принципов выделения признаков является - т0 селекция компонентов спектра по форме, т. е. адаптация анализатора к сигналу. Этот принцип требует, чтобы динамическая амплитудно-частотная характеристика (ДАЧХ) анализатора являлась функцией, комплексно сопряженной по отношению к спектральной плотности сигнала. Так как различные сигналы имеют различную спектральную плотность, то анализатор спектра, обеспечивающий выделение признаков, должен обладать способностью синтеза любой из требуемых ДАЧХ. ДАЧЕ указанного анализатора является функцией, комплексно сопряженной только.по отнсшению к прямоугольным импульсам, что является его недостатком.

С целью повышения точности анализа рециркуляционный анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные сумматор, электронный ключ, линию задержки, компенсирующий усилитель и устройство сдвига частоты, один выход которого соединен с вторым входом сумматора, а другой подключен через синхронизатор к второму входу электронного ключа, причем вторые выходы синхронизатора и электронного ключа связаны с индикатором, 3 65 снабжен блоком "управления коэффициентом усиления компенсирующего усилителя, включенным между третьим выходом синхронизатора и вторым входом компенсирующего усилителя.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого анализатора; на фиг. 24 — графики, поясняющие его работу.

Аналиэатор содержит последовательно соединенные сумматор 1, электронный ключ 2, линию 3 задержки, компенсирующий усилитель 4, устройство 5 сдвига частоты, один выход которого подключен к второму входу сумматора 1, а другой соединен с вторым входом электронного ключа 2 через синхронизатор б. Вторые выходы электронного ключа 2 и синхронизатора б связаны с индикатором 7, а третий выход синхронизатора б подключен к компенсирующему усилителю 4 через блок 8 управления коэффициентом усиления компенсирующего усилителя.

В соответствии с формой сигнала с выхода блока 8 управления относительно своего исходного значения изменяется коэффициент обратной связи. Р рециркулятора, а, следовательно, и вид синтеэируемой ДАЧХ анализатора.

Уровень исходного значения p>=1 поддерживается постоянным системой автоматической регулировки усиления (на чертежах не показана) .

На фиг. 2 представлены графики эа73б4 4

На фиг, 4 представлены графики зависимости отношения 6 /(G G ) с в и от И/Г Гс, где G = а в — отсчет

2» г г спектру; а, в — квадратные составляющие; G ю — мощность аддитивного шума, 5 причем С /Сщ = N + 1; G„мощность помехи от (К+1) составляющей в момент отсчета спектра К и спектральной составляющей; .

Fs — эквивалентная ширина спектра

l0 сигнала; C — длительность элементарного сигнала.

При р асче те ДАЧХ ан али з атор а имеет

Форму /з1п N /sinх /.

15 График 1 соответствует анализу сиг нала fl

Z,1(t) = Е А COSQu ty

1й

20 график 2 — анализу сигйала Zг(t)= K А„е соз сю„t, и

j=1

25 график 3 — анализу сигнала

30 висимости амплитуды К огибающей отклика в пределах главного и первого бокового лепестков от коэффициента /обратной связи Р с шагом T э / 10 N для

0=10, где Т вЂ” время задержки линии

n.y.

3, N — число циркуляций.

Графики (фиг. 2) позволяют определить вид сигнала блока 8 управления для синтеза заданной ДАЧХ анализатора или наоборот — по заданной форме сигнала блока 8 управления вид синтезируемой ДАЧХ.

На фиг. 3 представлены графики сигналов 8 управления и соответствующие им ДА4Х анализатора, Коэффициент обратной связи Р рециркулятора изменяется под воздействием сигнала блока 8 управления коэффициентом усиления компенсирующего усилителя 4 в течение времени Tа=я T ..Ъ. с периодом, =TTnn,p. /NNПриведенные примеры указывают на широкие возможности по синтезу различных видов,ДАЧХ посредством изменения коэффициента обратной связи рециркулятора. Сигнал, необходимый для синтеза заданной ДАЧХ, может быть получен суммированием кратных по частоте, но различных по амплитуде и фазе гармоник, сформированных из первой гар- моники устройства 5 сдвига частоты, поступающей на вход блока управления

8 с выхода синхронизатора 5. Выбор вида сигнала блока 8 управления или вида ДАЧХ осуществляется оператором. г

at sin — T4 где е . "d — весовые Функции — сигнала, т„ э-ОЛ О tv, Гс 2О <О С, n=+l, Ю 2 K 0,75 fO j Ы) - "2Ж 4,25 (О, 40

Фа= рэ а=4/ьс.

Sa вход анализатора могут поступать сигналы длительностью С, 2C с и т,д., однако Tа « T, где T — время существо45 вания сигнала.

Как следует из графиков ф /(g +q „) определяется отношением N/Fэ t . н

Для о< <4 оно монотонно увеличива"э с

50 ется. В точке N/F Г=1 значение

Сс /(Сш+С д) определяется соотношением между спектральной плотностью сигнала и ДАЧХ анализатора. Оно максимально и равно единице, когда ДАЧХ анализатора есть функция, комплексно сопряженная по отношению к спектральной плотности сигнала (Фиг, 4, кривая 1).

Этот максимум можно назвать глобальным. Если ДАЧХ анализатора определяется как преобразование Фурье спектральной плотности сигнала, то отношение

С (G э+ G n ) минимально и равно О, 11 (Фиг. 4, кривая 3) . Для промежуточных сигналов С /(G С„) с увеличег г нием N/Гэ7;с изменяется между макси85 мальным и минимальным экстремумами, 657364

Формула изобретения которые асимптотически приближаются к единице (фиг. 4, кривая 2). Первый максимум (локальный) всегда смещен вправо от точки NJF Vz =l. Он тем меньше, чем больше отличие ДЛЧХ анализатора от спектральной плотности сигнала.

Графики (фиг. 4) позволяют определить алгоритм работы рециркуляционного анализатора спектра. Анализ сигналов предполагает выполнение двух этапов. На первом этапе определяется локальный максимум С /(G +G„), на втором этапе, подбором ДАЧХ, его значение доводится до глобального максимума, при этом ДУХ анализатора является функцией, комплексно сопряженной по отношению к спектральной плотности сигнала и отражает в себе все его признаки.

Включение в схему анализатора блока 8 управления коэффициентом усиления компенсирующего усилителя позволяет расширить его возможности и область применения. В частности, использование предлагаемого анализатора для распознавания образов значительно сокращает необходимость разработки целого ряда дорогостоящих устройств этого назначения.

Кроме того, введение блока 8 управления коэффициентом усиления исключает необходимость применения элементов весовой обработки по двум

6, причинам: управитель функционально всегда может выполнять их ролы применение обычно используемой весовой обработки приводит к потере признаков сигнала, так как огибающая его спектральных составляющих приводится

5 к единой, заранее установленной форме, описываемой функцией Хеминга, косинускуб, косинус-квадрат или другой. Таким образом, предлагаемый рециркуляционный анализатор спектра не призон) дит к,каким-либо значительным схемным усложнениям.

Рециркуляционный анализатор спект« ра, содержащий последовательно соеди" ненные сумматор, электронный ключ, линию задержки, компенсирующий усилитель и устройство сдвига частоты, О один выход которого соединен со вторым входом сумматора, а другой подклю. чен через синхронизатор ко второму входу электронного ключа, причем вторые выходы синхронизатора и электронного ключа связаны с индикатором, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности анализа, анализатор снабжен блоком управления коэффициентом усиления компенсируюЗО щего усилителя, включенным между третьим выходом синхронизатора и вторым входом компенсирующего усилителя.

657364 д

Риз. 2

C + Oл филиал ППП Патент, г .Уж город, ул . Проек тн ая, 4 д, д, Од д,д о» о, ñ ч

-г — д2дд122 д,11дЬЕЧ дд дб г

1.У д

1,1

<д

ИИПИ Закаэ 1785/44 раж 1089 Подписное