199999. lajstromszámú szabadalom • Digitális frekvenciaspektrum analizátor
3 HU 199999 B 4 leesik a vizsgálandó spektrumtartományba. Ez pedig egyértelműen zavarja a mérést és utólag kiküszöbölhetetlen hibát okoz. Ezen okból alapsávi frekvenciaspektrum analizátorokban nem használnak dithert és nem küszöbölhető ki az A/D konverter nemlinearitása által okozott hiba. Ez a hiba torzítja a mérési eredményeket, például a kijelzett spektrum a valóságban nemlétező összetevőket mutathat. A spektrum dinamikájának biztosításában ugyancsak fontos szerepe van a mérési eredményeknél alkalmazott számébrázolásnak. Mivel a spektrumanalizis végeredménye teljesitményjellegű mennyiség, az ábrázolásával átfogott tartomány tizes alapú logaritmusának tízszerese adja a dinamikát dB egységben. Ez 8 ill. 16 bites block falot számábrázolás esetén 24 dB, ill. 48 dB, ami a korszerű spektrumanalizisben nem elégséges. Ezért a fent hivatkozott típusú analizátor például a 16 bites processzorral dolgozik és egy-egy számot 2 x 16 biten ábrázol, így a számábrázolás nem akadályozza meg az egyébként elérhető kb. 70 dB dinamika kihasználását. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy egyrészt a spektrum minden egyes pontjának ábrázolásához 4 byte memória szükséges, s ez több spektrum tárolása esetén jelentős memóriaterületet igényelhet, másx’észt a 32 bites adatok kezelése lényegesen drágább 16 bites processzorokkal végezhető el. Látható módon jelentős árcsökkenés lenne elérhető egy olyan módszerrel, amely lehetővé tenné rövidebb, például 16 bites adatok alkalmazása mellett is a megfelelő (legalább 60 dB-es) dinamika elérését. A digitális spektrumanalizis során a mintaregisztrátum (általában gyors-) Fourier-transzformálása után a további műveletvégző egységek szokásos sorrendje a következő: a mért jel Fourier-transzforniáltjából a periodogram-képzö egység előállítja a periodogramot, amely az átlagoló egységbe kerül. Az átlagolást digitális spektrumanalizátorokban általában a folytonos spektrumú jelek spektrumbecslőjének nagy (100%-os) varianciájénak csökkentésére alkalmazzák. A periodogram az átlagoló egységen keresztül vagy hozzá átlagolódik a tárolóegység tartalmához, vagy ha átlagolás nélküli mérést végzünk, egyszerűen csak beiródik a tárolóegységbe. Ezen tárolóegység tartalma általában dB skálán, logaritmikus léptékezésben kerül megjelenítésre oly módon, hogy az itt tárolt adatok egy logaritmáló (dB-képzó) egységen keresztül kerülnek a kijelzőre. A találmánnyal célunk a digitális frekvenciaspektrum analizátor minőség/ár viszonyának javítása, ezen belül egyrészt az alapsávi frekvenciaspektrum analizátorok felépítésének olyan értelmű módosítása, hogy alkalmazható legyen hozzá az A/D konverter nemlinearitását javító ditherelés. Másrészt a dithereléssel vagy anélkül nyerhető eredmények tárolásához szükséges memória kapacitás csökkentése. A kitűzött célt egyrészt olyan digitális frekvenciaspektrum analizátor létrehozásával értük el, amely a bemenetén szükség szerint aluláteresztő szűrőt, egyik bemenetével az aluláteresztő szűrő kimenetére csatlakozó összegző egységet, az összegző egység kimenetére csatlakozó A/D konvertert, az A/D konverter kimenetéhez rendre egymás után kapcsolt FFT-képzö egységet, periodogram képző egységet tartalmaz, továbbá átlagoló egységgel, tárolóval, logaritmáló egységgel és kijelzővel van ellátva. Az A/D konverter ütemező bemenetére állító egységhez kapcsolódó mintavevő generátor csatlakozik. A találmány értelmében az összegező egység második bemenetére változtatható frekvenciájú és szinuszos kimenőjelet szolgáltató dither-generátor csatlakozik, amelynek frekvenciaállitó bemeneté az állitóegységre kapcsolódik. A dit— her-generétor és a mintavevő generátor között az állítóegység létesít együttműködő kapcsolatot, amelynek értelmében az állítóegység a dither-generátor üzemi frekvenciáját a mintavevő generátor üzemi frekvenciájának feléhez képest 5-10%-kal eltérő értékre állítja be. A találmány értelmében a dither-generátor alkalmazásával egyidejűleg vagy attól függetlenül a periodogram képző egységhez közvetlenül csatlakozik a logaritmáló egység. Az átlagoló egység egyik bemenete a logaritmáló egység kimenetére, kimenete pedig a tárolóra csatlakozik. A tárolóegység kimenete egyrészt rákapcsolódik a kijelzőre, másrészt vissza csatolva az átlagoló egységre. Az átlagoló egység lineáris átlagot képez az első bemenetére érkező friss információból és a tárolóról visszacsatolt előző átlagértékből oly módon, hogy a lineáris átlagban az előző átlagérték egynél nagyobb súllyal szerepel. Ezen súlyzó tényező az átlagoló egység megfelelő bemenetén át beállítható. A találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzon bemutatott példakénti kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti digitális frekvenciaspektrum analizátor kapcsolási elrendezése. A találmány szerinti alapsávi digitális frekvenciaspektrum analizátor példakénti kiviteli alakja a bemenetre csatlakozó 1 aluláteresztő szűrőt tartalmaz, amelynek kimenetére 2 összegző egység egyik bemenete csatlakozik. Az 1 aluláteresztő szűrő átviteli frekvenciasávja változtatható. Ennek érdekében az 1 aluláteresztő szűrő 12 állitóegységre csatlakozik. A 12 állitóegység 13 állító— szervvel van ellátva, amellyel beállítható a vizsgálandó frekvenciasáv felső határa. Az 1 aluláteresztő szűrő felkészíthető mind paszbzív, mind aktiv szűrő formájában. A 2 öszszegzó egység másik bemenetére 11 dühei— -generátor csatlakozik, amelynek frekvencia 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
