Разработка анализатора спектра речи

Содержание.

АНАЛИЗ СПЕКТРА СИГНАЛОВ

1 Общие сведения

2 Измерение спектральной плотности импульсных напряжений………

3 Спектр речи…………………………………………………………………….

4 Распределение формантных частот…………………………………………

5Спектральный анализ…………………………………………………………

6 Дискретное преобразование Фурье…………………………………………

7 Разборчивость речи……………………………………………………………

8 Разборчивость и ее мера………………………………………………………

9 Блок-схема анализатора спектра…………………………………………….

10 Схема анализатора спектра мощности……………………………………

11 Чем анализировать спектр

12 Литература.

АНАЛИЗ СПЕКТРА СИГНАЛОВ

Общие сведения

Основная задача экспериментального анализа спектра сигна­лов— определение амплитуд и частот его гармонических состав­ляющих. Кроме того, в системах связи анализ спектра сигнала необходим для выявления паразитной модуляции; при помощи па­норамных анализаторов спектра можно найти детерминированную помеху, наблюдать спектр многочастотных сигналов в групповых и линейных трактах систем уплотнения. Особенностью методов из­мерений спектра является необходимость определения большого числа гармонических составляющих, которое' при исследовании непериодических сигналов стремится к бесконечности. При этом ли­нейчатый спектр вырождается в сплошной.

Спектральная функция- сигнала f (t) определяется известным выражением

В реальных условиях функция S(iω) измеряется в течение конечного времени Т, поэтому измеряемый спектр в общем случае является функцией не только частоты, но и времени измерения:

Функция ST(iω) называется текущим спектром сигнала. Она имеет большое значение при разработке методики измерения, в частности для определения времени измерения.

Текущий спектр ST(iω) связан с функцией спектральной плот­ности мощности G(ω) следующим соотношением:

Для конечного интервала времени измерения Т получим так называемый статистический или энергетический спектр

Gт (ω) = |ST(iω) |2/π*T:

Измерение спектральной плотности импульсных напряжений

• Спектральная плотность импульсных напряжений измеряется с помощью анализаторов гармоник и спектра. Анализаторы гармоник предназначаются для измерения амплитуд и частот отдельных гармонических составляющих периодических несинусоидальных сигналов, когда спектр исследуемого сигнала имеет линейчатый харак­тер и. относительный интервал между соседними составляющими .достаточно велик по сравнению с полосой расфильтровки. В зависимости от способа выделения гармоник различают анализаторы 'гармоник с резонансными и избирательными контурами и гетеродинпые. Наиболее широкое распространение получили гетеродин­ные анализаторы, принцип работы которых аналогичен принципу работы селективных вольтметров или избирательных измерителей уровня. Гетеродинные анализаторы отличаются тщательно отградуированной шкалой гетеродина, обеспечивающей заданную погрешность определения частоты измеряемой гармонии, обычно - ±(10-6 ÷10-3) , и высокой, избирательностью.

Анализаторы спектра предназначаются для визуального наблю­дения спектра исследуемых сигналов. Эти приборы различаются поспособу проведения анализа — последовательного, одновременного и смешанного действия; по схемному решению —одноканальные и-многоканальные; по типу индикаторного устройства осциллографические и с самописцем; по диапазону частот — низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные, широкодиапазонные} по способу предварительной обработки исследуемых сигналов — с непосредственным введением сигнала, с предварительной за­писью сигнала на магнитной ленте, со сжатием сигнала во времени,

с накоплением сигнала по амплитуде, с использованием дисперси­онных линий задержки. Чаще других при измерениях пользуются анализаторами с последовательным и одновременным анализом.

Анализаторы спектра с последовательным анализом. Анализаторы последовательного действия содержат или перестраивающийся фильтр (рис. 6.34а) или перестраивающийся гетеродин (рис. 1.1б). В первом случае исследуемое напряжение через входное устройство поступает на перестраивающийся узкополосный фильтр, настройка которого изменяется, проходя после-

Рис. 1.1. Структурные схемы анализатора спектра последовательного дей­ствия: а) с перестраивающимся фильтром, б) с гетеродином

довательно весь исследуемый спектр частот. Выходное напряжение фильтра после детектирования фиксируется регистрирующим устройством, чаще всего самописцем. В качестве перестраивающихся фильтров обычно применяются двойные Т-образные LС-мосты включенные в - цепь отрицательной обратной связи усилителя (рис. 1.2). Добротность такого фильтра определяется выражением Q = [(1+K)/2]QRC (QRC ≈ 0,5 — добротность двойного Т-образного LС-моста; К — коэффициент усиления усилителя без отрицательной обратной связи).

Относитель­ная ширина полосы пропускания фильтра 2∆f/f = 1/Q. ,

Рис. 1.2. Схема перестраивающе­гося фильтра Рис. 1.2. К определению функции спектральной плотно

Перестойка частоты f фильтра осуществляется плавным изменением ёмкостей конденсаторов и сопротивлений резисторов. Часто. для этой цели используется двигатель, который одновременно перемещает ленту самописца. На выходе фильтра получаются составляющие спектра (f—∆f)÷(f+∆f), которые по мере изменения -резонансной частоты/ фильтра будут проходить рабочий диапазон измеряемого спектра (рис. 6.36). В результате детектирования в квадратичном детекторе выходное напряжение перестраивающе­гося фильтра преобразуется в видеоимпульс, напряжение которого пропорционально средней мощности Р∆ соответствующего участка спектра в полосе частот 2∆ƒ; усреднение производится в магнито-электрическом приборе самописца:

Если полоса 2∆ω достаточно узка, чтобы спектральную плотность мощности GT(ω) можно было полагать в ней постоянной, справедливо равенство

или /.

Значение 2∆ƒ определяется разрешающей способностью анализатора, равной минимальному расстоянию по оси частот между двумя составляющими спектра, при которой можно выделить от­дельные 'линии спектра и измерить с заданной погрешностью их

уровни.

В СВЧ. диапазоне в качестве перестраивающихся фильтров используются высокодобротные резонаторы, обычно перестраиваемые вручную. Основным недостатком подобных приборов является срав­нительно низкая разрешающая способность из-за невысокой добротности фильтров.

1	2	3	4	5	6	7	8	9