1.2Анализаторы спектра

Автоматическое представление спектра осуществляется специальными приборами — анализаторами спектра.

Современный цифровой анализатор представляет собой качественно но­вый тип аппаратуры, в которой специфические функции многочисленных приборов моделируются с помощью набора компьютерных программ: для изменения характера функционирования достаточно вызова соответствующей программы обработки без аппаратурных перестроек устройств и систем. Комплекс программ современного цифрового анализатора спектра позволяет сочетать в одном приборе практически все функциональные возможности, необходимые для всестороннего исследования параметров различных сигналов (рисунок 2)

Принцип действия цифрового анализатора спектра основан на вычислительных процедурах определения параметров и характеристик различных сигналов и процессов. В функциональные возможности со­временного цифрового анализатора (рисунок 2) заложены следующие алгоритмы:

• восстановление сигнала по его спектру, т.е. вычисление обратного преобразования Фурье;

• анализ и синтез характеристик электрических цепей: определение импульсных (реакция цепи на элементарные сигналы), передаточных и фазовых характеристик цепей с сосредоточенными параметрами (постоянными); анализ диаграмм Вольперта-Смитта (характеристики и параметры цепей с распределенными постоянными); устойчивость цепей со звеньями обратных связей — анализ диаграммы (критерия устойчивости) Найквиста;

• цифровая обработка и фильтрация сигналов и вычисление произве­дения спектров (операция, обратная свертке);.

Цифровой анализатор сигналов

(аппаратурное и математическое обеспечение)

Восстановление

сигнала по спектру

Фазовая характеристика

АЧХ

Диаграмма Вольперта

Передаточная функция

Диаграмма Найквиста

Импульсная функция

Цифровая фильтрация

Операция, обратная свертке

Идентификация сигнала

Взаимно-корреляционная функция

Корреляционная функция

Анализ статических характеристик

Гистограммы мгновенных значений

Одномерная плотность вероятности

Квадратурные составляющие

Спектр мощности

Взаимный спектр

Кепстральный анализ

Спектральный анализ периодических, импульсных и случайных сигналов

Корреляци-онный анализ

Модуль

спектра

Фазовый

спектр

Функция когерентности

Комплексный спектр

Усреднение спектра

Измерение параметров сигналов

Интегральная функция распределения

Характеристическая функция

Рисунок 2 – Аппаратурное и математическое обеспечение

цифрового анализатора спектра

• спектральный анализ периодических, импульсных и случайных сигналов: анализ квадратурных (сдвинутых на 90°) составляющих: определение модуля спектра, фазового спектра, комплексного спектра; определение спектра мощности случайного процесса и его функции когерентности; вычисление взаимного спектра; усреднение спектра по полосе частот; определение кепстра сигналов — так называемый обобщенный гомоморфный (гомоморфизм — неоднозначность) линейный анализ мультипликативных сигналов;

• изменение параметров сигналов (амплитуды, частоты, фазы, коэффициента или индекса модуляции, девиации (отклонения) частоты сигналов; определение параметров импульсных сигналов — амплитуды, длительности, длительностей переднего и заднего фронтов, периода сле­дования и т.д.);

• корреляционный анализ детерминированных и случайных сигналов: вычисление корреляционных и взаимокорреляционных функций; определение фазовых соотношений двух сигналов (идентификация сигналов);

• анализ статистических характеристик случайных процессов; построение гистограмм (столбчатых распределений величин) мгновенных значений сигналов; определение одномерной плотности вероятности и интегральной функции распределения случайных процессов, характеристической функции.