199999. lajstromszámú szabadalom • Digitális frekvenciaspektrum analizátor
5 HU 199999 B 6 állító bemenete a 12 állítóegységre csatlakozik. A 2 összegző egység kimenete 3 A/D konverterre kapcsolódik. A 3 A/D konverter ütemező bemenete 10 mintavevő generátor kimenetére kapcsolódik. A 10 mintavevő generátor frekvenciaállitó bemenete ugyancsak a 12 állitóegységre kapcsolódik. A 3 A/D konverter kimenete 4 FFT-képző egységre csatlakozik. A 4 FFT-képző egység kimenete 5 periodogram képző egységen át 6 logaritmáló egység bemenetére csatlakozik. A 6 logaritmáló egység kimenete 7 átlagoló egység első 7y bemenetére kapcsolódik. A 7 átlagoló egység kimenete 8 tárolón át 9 kijelzőre csatlakozik. A 8 tároló kiinenete vissza van csatolva a 7 átlagoló egység második 7x bemenetére. A 7 átlagoló egység ismert módon a következő algoritmus szerint végzi el az átlagolást: Q - 1 1 z = [10 lg ------ 10*-io + --------10y-io] (I) Q Q ahol z = az átlagolás eredménye Q = az átlagolásra jellemző súlyzótényező x = a korábbi átlagolás eredménye y = az előző átlaghoz hozzáátlagolandó új adat. A 10 mintavevő generátor a 11 dithergenerátor egymással a 12 állitóegységen át együttműködő kapcsolatban van. Az együttműködő kapcsolat a következő képlettel jellemezhető. Í2 fi = -------- ± af (II) 2 ahol fi = a 11 dither-generátor üzemi frekvenciája, Í2 = a 10 mintavevő generátor üzemi frekvenciája. Af = különbségi frekvencia, amely a fi frekvencia 5-10%-a. A 11 dither-generátor szinuszos jelet szolgáltat, amelynek amplitúdója 30-60 LSB - a 3 A/D konverter felbontóképességéhez viszonyítva. A 11 dither-generátor amplitúdója csúcstól csúcsig értendő. Az fi és f2 üzemi frekvenciák közötti különbségnek nagyobbnak kell lennie, mint a vizsgált frekvenciatartomány, ellenkező esetben a 3 A/D konverter a mintavételezés során megvalósuló keverés következtében az fi és Í2 frekvenciák közötti különbséget pontosan a vizsgált frekvenciatartományba transzponálja. Természetesen emellett a 10 mintavevő generátor f2 üzemi frekvenciájának meg kell felelnie az alapvető mintavételezési törvényeknek, nevezetesen legalább duplájának kell lennie a legmagasabb frekvenciájú vizsgálandó összetevő frekvenciájának. A 11 dither-generátor és a 10 mintavevő generátor összhangját biztosiló 12 állitóegység 13 állítószervével állítható be a vizsgálandó frekvenciatartomány és ebből a 12 állítóegység például egy ROM-alakjában megvalósított táblázat segítségével állítja be a 11 dither-generátor és a 10 mintavevő generátor üzemi frekvenciáit. A bemeneten alkalmazott 1 aluláteresztő szűrő elhagyható olyan esetekben, amikor a vizsgálandó jel bizonyosan nem tartalmaz olyan összetevőket, amelyek frekvenciája a vizsgált tartomány felett van. A találmány szerinti digitális frekvenciaspektrum analizátorral végezhető méréseket az alábbi példákkal szemléltetjük. Amennyiben a vizsgálandó frekvenciatartomány 1 kHz, akkor a 10 mintavevő generátor f2 üzemi frekvenciája 3 kHz, míg a 11 dither-generátor fi üzemi frekvenciája például 1,4 kHz értékre választható. 10 kHz fx-ekvenciatartományhoz fz, 40 kHz értékre fi, 22 kHz értékre állítható be. 1. példa A mérési feladat két átviteli csatorna közötti áthallás vizsgálata. A vizsgálatot úgy kell elvégezni, hogy a vizsgált csatornára nem bocsátunk vizsgálójelet, mig a szomszéd csatornára 0 decibel szintű 800 Hz frekvenciájú jelet kell bocsátani. A vizsgálandó csatornában az áthallásra jellemző érték -40 dB, vagyis itt a 800 Hz frekvenciájú összetevő amplitúdója nem haladhatja meg a -40 dB értéket. A mérési követelmények 8 bites A/D konverterrel kielégíthetők, amennyiben az A/D konverter linearitási hibája nem haladja meg a ± 0,5 LSB értéket. Ilyen linearitási hiba eseLén a kimutathatóság tartománya -46 dB körüli érték, amely a kimutathatóság alsó határát jellemzi. Amennyiben az A/D konverter linearitási hibája ± 1 LSB, akkor a kirautathatóság határa -40 dB vagyis ilyen 8 bites A/D konverter erre a mérési feladatra nem alkalmazható. A -46 dB érték ábrázolásához az eredmények lineáris tárolása esetén 8 bit memóriakapacitás szükséges. Ez a tárolókapacitás nem tartalmaz semmilyen tartalékot. 2. példa A mérési feladat azonos az előzővel, a különbség annyiban van, hogy a vizsgálandó jelhez 50 LSB értékű (csúcstól csúcsig) és 3 kHz frekvenciájú dither-jelet keverünk hozzá a 11 dither-generátor segítségével. A 8 bites A/D konverter linearitási hibája változatlanul ± 1 LSB. Ebben az esetben a kimutathatóság határa -50 dB, mig ± 0,5 LSB linearitási hiba esetén a kimutathatóság határa -56 dB. Belátható, hogy a dither- frekvencia alkalmazásával a kimutathatóság tartománya lényegesen lecsökkent. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
