Амплитудно фазовый анализатор спектра

Амплитудно фазовый анализатор спектра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСА

ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИ (61) Дополнительное к авт. с (22) Заявлено 200677 (21) CoIo3 Сааетскнк

Соцналнстнческни

Республик

Кл2

Р 2З/00 с присоединением заявки (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2 501.80.

Дата опубликования оп

621. 317.757 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A ° И. Самойлов и A . .Н . Чечулина (71) Заявитель (54) АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к электрои радиоизмерительной технике и может быть применено для определения спектра амплитуд и спектра фаз сигналов в реальном масштабе времени, для 5 исследования свойств сигналов, например, в дефектоскопии, а также при разработке помехоустойчивых систем железнодорожной радио- и проводной связи, 10

Известны безрезонаторные анализаторы спектра, использующие метод гармонического взвешивания сигнала и содержащие устройства выборки, коммутаторы, блоки взвешивания и сумма- 15 торы (1).

Однако точность их анализа недостаточна.

Наиболее близким решением иэ известных является анализатор, содер- 20 жащий последовательно соединенные устройство импульсной выборки сигнала, многоканальный коммутатор, блок гармонического взвешивания и сумматор (2) . 25

Его недостатком, как и других анализаторов спектра, использующих метод гармонического взвешивания, является низкая точность определения текущего спектра иэ-эа наличИя ошибки, кото- 30 рая появляется в виде набега фазы за счет движения во времени сигнала относительно неподвижных весовьк коэффициентов, создаваемых взвешивающими резисторами.

Цель изобретения — повышение точности измерений текущего спектра.

Эта цель доотигается тем, что амплитудно-фазовый анализатор спектра, содержащий блок выборки, вход которого соединен с выходом источника сигнала, а выходы подключены к двум квадратурным каналам обработки, каждый иэ кото-. рых состоит из последовательно-соединенных блока взвешивания, сумматора, коммутатора и соответствукщего блока определения модуля или фазы, вторые входы которых соединены с выходом коммутатора противоположных каналов, допоЛнительно снабжен блоком устранения набега фазы, первый вход которого соединен с выходом блока определения фазы, второй вход — со вторым выходом коммутатора, а третий вход — co вторьм выходом источника сигнала.

При этом блок .устранения набега .фазы выполнен в виде последовательносоединенных порогового блока, триггера, ключа и сумматора, второй вход

Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта

711486

Формула изобретения которого подключен к первому входу блока устранения набега фазы, а также генератора пилообразного напряжения,дифференцирующей цепи и ограни чителя, вход которого соединен со вторым входом порогового блока и 5 с выходом сумматора, третий вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, соединенного также через дифференцирующую цепь со вторым входом триггера, а входы генератора пилообразного напряжения подключены ко второму и третьему входам блока устранения набега

Фазы.

На фиг.1 представлена Функциональная схема анализатора. Он содержит источник 1 сигнала, блок 2 выборки, выполненный н виде линии задержкис отводами, блоки 3 и 4 взвешивания, сумматоры 5 и б,коммутаторы 7 и 8 блок 9 определения модуля, блок 10 2О определения фазы и блок 11 устранения набега фаз.

Блок 11 в свою очередь состоит из генератора 12 пилообразного напряжения, дифференцирующей цепи 13, поро- 5 гового устройства 1 4, триггера 15, ключа 16, сумматора 17, ограничителя

l8 и клемм + 7, -24Г для подключения источника постоянного напряжения.

Работает ачализатор следующим 30 образом.

От источника 1 исследуемый сигнал поступает на вход блока 2 выборки, выходные сигналы которого в дискретных точках перемножаются на значения коэффициентов передачи блоков 3 и 4 гармонического взвешивания, затем суммируются в сумматорах 5 и 6.

С выходом сумматоров сигналы посту- пают на электронные коммутаторы 7 и

8, которые периодически через интер- @ вали Котельникова at, считывают текущие значения коэффициентов разложения по Фурье, в результате чего на их выходах получаются огибающие косинусоидальных и синусоидальных составляющих сигнала.

Блоки 9 и .10 вычисляют спектры амплитуд и фаз. сигнала. За счет движения сигнала в блоке 2 выборки относительно весовых коэффициентов появляется набег фазы в виде допол— нительного слагаемого (— uu

При этом любой набег фазы, равный

К 2, где К вЂ” целое. число, может быть отброшен. Поэтому слагаемое (- t) представляет собой периодическую функцию с периодом Т„. = — —.

2Я

Будем считать, что фаза составляю- 60 щих сигнала может принимать любые значения в интервале + )С, — к . Тогда текущая ) аза составляющей с частотой ж пе,;-нер; утого на оси времени сигнала, движущегося в линии задержки 65 (.Yq (kg ) — „4 ) блока 2, будет иметь вид, показанный на фиг.2.

Перескок фазы от — до + Т будет происходить в схеме блока 10 определения фазы н моменты 1о на каждом периоде Т„= "" . Для компенсации набега ф зы необходимо ,добавить функцию ы,t до скачка фазы и до пол н ит ель но до бав ить — 2 Г в интервалах о Т1 . 1 Т1 > < 3Т1 > и т.д.

Следовательно, для компенсации набега фаз на каждой частотной составляющей необходимо вырабатывать пилообраэ ное напряжение с периодом соответств,енно T. = — „. и размахом 27Г.

1

Работа блока 11 устранения набега фаз происходит следующим образом.

В момент начала. сигнала t = 0 запускается генератор 12 пилообразного напряжения на время ) 2Т, где

Т вЂ” длительность сигнала, и вырабатывает пилообразные напряжения О 16 с периодами T. = ., размахом 2Е .

7Г

Для устранения набега фазы на один вход сумматора 17 подается из генератора 12 напряжение (.)„= о;,на другой вход — через электронный ключ 1 6 постоянная величина (-2K ) н интерналах kz-Т;, 44 — 2Т„и т.д. Эти интервалыы задаются триггером 1 5, к оторый опрокидывается импульсом с порогового устройства 14 в момент, когда Фаза на выходе сумматора 17 становится больше + fi, в результате перескока фазы — 47 до + Г в блоке 10, и возвращается в первоначальное состояние н моменты времени Т„, 2T< и т.д. импульсом, полученным в .дифференцирующей цепи 13.

Таким образом на одном выходе анализатора будет получаться текущий спектр амплитуд, а на другом выходе текущий спектр фаз для сигнала, заходящего в блок 2 выборки до момента

= Т и для сигнала, ныходящего из блока 2 выборки после момента f = Т.

На каждой частотной составляющей работа блока 11 отличается только периодом сигнала, вырабатываемого генератором 12 пилообразного напряжения.

Применение предложенного амплитудно-фазного анализатора спектра позволяет обеспечить гибкость перестройки анализатора на требуемые гармонические составляющие и получить текущий спектр фаз, неискаженный набегом

Фаз.

1 . .Ампл итудно-фазовый анализатор спектра, содержащий блок выборки, вход которого соединен с выходом источника сигнала, а выходы подключе ны к двум квадратурным каналам об— работки, каждый из которых состоит

711486 из последовательно-соединенных блока взвешивания, сумматора, коммутатора и соответствующего блока определения или фазы. вторые входы которых соединены с выходом коммутатора противоположных каналов, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения точности измерений, а налив затор дополнительно снабжен блоком устранения набега фазы, первый вход которого соединен с выходом блока определения фазы, второй вход — co вторым выходом коммутатора, а третий вход — со вторым выходом источника сигнала.

2. Амплитудно-фазовый анализатор спектра по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок устранения набега фазы выполнен в виде последовательносоединенных порогового блока, триггера „ключа и сумматора,. второй вход которого подключен к первому входу блока устранения набега фазы, а также генератора пилообразного напряжения, дифференцирующей цепи и ограничителя, вход которого соединен со вторым входом порогового блока и с выхоцом сумматора, третий вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, соединенного также через дифференцирующую цепь со вторым входом триггера, а входы генератора пилообразного напряжения подключены ко второму и третьему входам блока устранения набега фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Криксунов B.Ã., Тетельбаум А.С, Анализатор спектра амплитуд и фаз циклически повторяющихся процессов, Приборы и техника эксперимента, 1970, 9 1.

2 ° Бабенко В. И., Чайковский В.И.

Дискретно-аналоговый анализатор спектра, Измерительная техника, 1975, Р 3.

П14ЕЬ

-гУ

Составитель й.Орлов

Техред Н.Ковалева Корректор " ВеселовскаЯ

Редактор Д.Милитеев

Заказ 9002/32 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4