Широкодиапазонный анализатор спектра
Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Цель изобретедуоо ния - расширение частотного диапазона анализа в реальном времени с высокой разреп аю1дей способностью по частоте. Устройство содержит блок входных фильтров 1.1...1.N с ключами 2.1...2.N, аналого-цифровой преобразователь 3, блок памяти, включающий секции 4.1...4.N, процессор 6 быстрого преобра зования Фурье, генератор 7 тактовых импульсов и счетчик 9 адресов записи. Введение двоично-прореживающего мультиплексора 5, двоично-прореживающего распределителя 8 и образование новых функциональных связей обеспечивает анализ в реальном времени сигналов в диапзаоне частот от 0,15 Гц до 5 кГц с изменением относительной ширины полосы от 0,3 до 1,, 1 и,1. сл со o оо со 00
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 С> 01 R 23 16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3963072/24-21 (22) 14.10.85 (46) 15.07.87. Бюл. № 26 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А. М. Агизим, В. А. Свирщев и H. Т. Фучила (53) 621.317.757 (088.8) (56) Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. Т.2, М.: Мир, 1983, с. 87.
Technical Review, 1980, № 2, с. 14 — 17. (54) ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Цель изобрсте„„SU„„, 1323978 A1 ния — расширение частотного диапазона анализа в реальном времени с высокой разрешающей способностью по частоте. Устройство содержит блок входных фильтров
1.1...1 N с ключами 2.1...2.N, аналого-цифровой преобразователь 3, блок памяти, вклк>чающий секции 4.1...4.N, процессор 6 быстрого преобразования Фурье, генератор 7 тактовых импульсов и счетчик 9 адресов записи. Введение двоично-прореживаю;цегn мультиплексора 5, двоично-прореживаюгцего распределителя 8 и образование новых функциональных связей обеспечивает анализ в реальном времени сигналов в диапзаоне частот от 0,15 Гц до 5 кГц с изменением относительной ширины полосы от 0,3 до 1,2 "<, 1 ил.
Изобр(! . I IH(. от!!Осит()я к информации(!но-изм< ритсльной технике и может быть и(.п<>льзовано при спектральном анализе широкополо< ных электрических, акустических, вибрационных и других сигналов инфразвукового и звукового диапазона частот.
11ель изобретения — расширение частотного диапазона анализа в реальном времени с высокой разрецгающей способностью по частоте.
На чертеже изображена структурная схема предлагаемого широкодиапазон ного анализатора спектра.
Широкодиапазонный анализатор спектра содержит блок входных фильтров 1.! --1.М с ключами 2.1 — 2.N, аналого-цифровой преобразователь 3, блок 4 памяти, состоящий из 3 секций 4.1--4.Х, двоично-прореживающи и му II TH llëeêcoð 5, процессор 6 быстро,:и(> преобразования Фурье, генератор 7 тактовых импульсов, двоично-прореживающий ,p;I< прсделитель 8 и счетчик 9 адресов записи.
:Входы фильтров объединены и подключены к
"сигнальному входу устройства, а выходы через cooTBeòcòâóþùHå ключи 2.1 2.N к входу аналого-цифрового преобразователя 3, выход которого соединен с информаlIHîHIIûìH входами блока 4 памяти. Выходы
: секций блока памяти через двоично-прореживаю(ций мультиплексор подключены к входу процессора быстрого преобразования
Фурье. а управляющий вход мультиплекора соединен с командным выходом процессора. Управляющие входы ключей 2.1-—
2.Х и соответствующие им входы разрешения записи блока 4.1 — 4 N памяти подключены к выходам двоично-прореживающ(го распределителя 8, вход которого соединен с выходом генератора 7 тактовых импульсов, входом счетчика 9 адресов записи и управляющим Bxo;IQM аналого-цифpoH(>Io преобразователя 3. Адресные шины первой секции блока памяти подключены к выходам младших разрядов счетчика 9 адресов записи, а адресные шины каждой последующей секции подключены к выходам счетчика 9 со сдвигом íà k разрядов по отношению к предыду(цей в сторону старших разрядов.
Анализатор спектра работает следующим образом.
Входной сигнал через фильтры 1.1 — -!.М нижних частот и ключи 2.1 — 2.М поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, работающего с тактом, задаваемым генератором 7 тактовых импульсов. Двоичнопрореживающий распределитель вырабатывает N последовательностей неперекрываюIILHxcR во времени импульсов, длительность которых равна периоду тактовых импульсов, частота первой последовательности равна половине частоты тактовых импульсов, а частота каждой следующей последовательности в 2" раз меньше, чем предыдущей. р-я последовательность импульсов используется для подключения выхода р-го фильтра к входу аналого-цифрового преобразователя и для разрешения записи результата преобразования в р-ю секцию блока 4 памяти. Адрес5 ные HIHHI I секций блока памяти подключены к выходам разрядоп счетчика 9 адресов записи с нарастаю(цим смещением в сторону старших разрядов ступенями по к разрядов, благодаря чему смена адресов р-й секции
<р )k
1О блока памяти происходит в 2< ) раз медленнее, чем в первой секции. B результате совместной работы двоично-прореживаю(пего расределителя и счетчика адресов записи в первую секцию блока памяти записываются отсчеты си(ч(а:IB самого высоко15 частотного поддиапазона, а в р-ю секцию-поддиапазона с граничной частотой в 2" раз мень(пей. Длительность записанной реализации сип(ала в р-й секции оказывается в 2" " больше, чем в первой секции, что обеспечивает в 2 " " раз более )экую полосу я((ал из а.
Двоично-прореживающий мультиплексор периодически подключает к входу процессора 6 быстрого преобразования Фурье выход каждой из секций блока памяти на время, достаточное для выполнения операций ЬПФ, причем обращение к первой секции осуществляется с частотой, отвечающей условиям анализа в реальном времени самого высокочастотного поддиапазона, а в р-й секции - — с частотой в 2((" раз более
30 низкой. При этом обеспечивается анализ в реальном времени всех поддиапазонов, а полное перекрытие по частотс диапазона анализируемых сигналов составляет 2""" .
Величина 2 определяет пре (елы изменения относительной ширины полосы ана35 лиза. При k=1 получаем анализ в октавных ноддипазаонах с изменением относительной ширины полосы всего в 2 раза и - полным частотным перекрытием 2 (например, при NI=
= 10 — в 1024 раза). Это наи.(учшее для предлагаемой структуры приближениек BIIHлизатору с постоянной относительной шириной полосы анализа.
Двоично-прореживающий распределитель состоит из триггера-делителя частоты
45 на 2, двух 14-разрядных двоичных счетчиков, счетные входы которых подключены к противофазным выходам триггера, и семи Ioгических элеметов И вЂ” -HE, входы которых подключены к выходам четных разрядов счет чиков. В качестве первого выхода распредс5() лителя используется инверсный выход триггера, а в качестве второго и последующих-выходы элементов И HE. Двоично-прорежи вающий мультиплексор состоит из мультиплексора, выполненного на микросхемах
К533КП7, и аналогичного описанному дво55 ично-прореживающего распределителя с шифратором, преобразу(о(цим состояния восьми выходов распределителя в сигналы для управляющих шин мультиплексора УI!
1323<)78
Формула изобретения
Составитель Е. Губанов
Редактор Е. Копча Техред И. Верес Корректор В. В) тяга
Заказ 2962/50 Тираж 730 Подписное
ВНИ1!Г!! Государствен>)ого комитета СССР по де.ши изобретений и открыт33п
I!3035, Москва, >K — 35. Раушская наб., д. 4 5
{1p<>«>««>;êTâå«íî-полиграфическое пред«риятис. г. Мжгород, тл. Проектная, 4 р:lil 3яннцим сигналом двоично-прореживая>!пего мультиплексора являют я импуль< и, вырабатываемые в процессоре БПФ llocле завершения вычисления коэффициентов
Фурье в очередном поддиапазоне. 5
В конкретном примере предлагаемого устройства обеспечивается анализ в реальном времени сигналов в диапазоне частот от 0,15 Гц до 5 кГц {перекрытие по частоте более 32 тыс.) с изменением относите,1ьной ширины полосы от 0,3 до 1,2%
Таким образом, предлагаемый широкоди апазонный анализатор спектра позволяет расширить частотный диапазон анализируемых в реальном времени сигналов.
Широкодиапазонный а33ализатор спектра содержащий гребенку из Х фильтров нижних частот и N ключей, причем выход и-го фильтра соединен с входом и-l.o ключа (n=
1- — N) соответственно, аналого-цифровой преобразователь, N-секционный блок памяти счетчик адресов записи, процессор быстрого преобразования Фурье, генератор тактовых импульсов, причем входы фильтров обьединены и являются входом устройствам, выходы ключей обьедине3!ы и соединены с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, тактовый Bxo) которого
СОЕ1ИНЕН С ВЫХОДО)! I i!I<;)Я I 0{);I 1)3>х 3ОВЬ:.Х имп чльсов и входом с )ет 33)к I;1 13)есг>!) 3;!— циси, выход аналого-цифрового пр<обра)Ователя соединен с информационны я входом каждой секции Л секционного блока памяти, адресный в . )д и-ой секции {и= — 1-- Л{) соединен с и-м выходом счет ика адресов . аписи, причем адресный вход первой
<е! ции соединен с выходом младшего разря,,а счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона анализа в реальном масштабе времени,. в него введены двоично-прореж ива ющий мультиплексор и двоично-прореживающий распределитель, причем управляющий вхо и-го ключа (I= 1 — А ) объединен соответственно с входом разрешения записи и-ой секции N секционного блока памяти и соединен с и-м I {ходом двоично-прореживак)щего распределителя {n= 1 — -N). вход которого соединен с выходом генератора TBI;1 вых импульсов, выход и-ой секции А секционного блока памяти ooåäè÷åII соответственно с и-hIM входом двоично-прореживаюшего мульгиплексора, выход котс рого соединен с входом процессора бь> рого преобразования Фурье выхо, да>::ь>х кОторого является выходом устройства. а имандный выход соединен с управляюш>. входом lBQH«I,>-прореживаю)пего мульти плексора.
