Адаптивный анализатор спектра Советский патент 1983 года по МПК G01R23/16 

Hw f/

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для спектрального анализа сигналов в различных ортогональных базисах.

Известны анализаторы, содержащие инвертирующие блоки, ключи и блоки масштабирования, выполненные в виде цифровых управляемых сопротивлений. Смена базисных функций в них осущестляется изменением величин весовых коэффициентов с помощью набора регулируемых сопротивлений Г1.

Однако это не обеспечивает требуемой точности измерений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является анализатор, содержащий входной блок анализа, подключенный к последовательно соединенным матричному блоку взаимного перехода, ключу и сумматору, а также блок управления, выход которого соединен с вторым входом ключа .f2j

Недостатком его является недостаточная точность измерений из-за невозможности определения оптимальной базисной функции при изменении исследуемого сигнала.

Цель изобретения - повышение точjHocTH измерений.

Цель достигается тем, что в адаптивный анализатор спектра, содержащи входной блок анализа, подключенный к последовательно соединенным матричному блоку взаимного перехода, ключу и сумматору, а также блок управления выход которого соединён с вторь 1 входом ключа, введены блок определения суммы квадратов коэффициентов и блок вычисления количества ненулевых коэффициентов, а также блок памяти, блок определения максимума и миниму.ма, коммутатор и синтезатор, включенные последовательно, при этом выход коммутатора подключен к входу блока управления, второй вход коммутатора соединен с выходом блока анализа и одновременно с входами блока. определения суммы квадратов коэффициентов и блока вычисления количества ненулевых коэффициентов, вторые входы которых объединены и подключены к выходу сумматора и к третьему входу коммутатора, а выходы.- к входам блока памяти.

I

На чертеже представлена структурная схема ансшизатора.

Он содержит входной блок 1 анализа, матричный блок 2 взаимного перехода, ключ 3, сумматор 4, блок 5 определения суммы квадратов коэффициентов, блок 6 вычисления количества ненулевых коэффициентов, блок 7 памя ти, блок 8 определения максимума и минимума, коммутатор 9 и синтезатор 10, блок 11 управления.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал поступает на входной блок 1 анализа в исходном базисе, на выходе которого формируются спектральные коэффициенты разложения сигнала в ряд по исходной системе функций (например, по системе функций Уолка).

Полученные спектральные коэффициенты поступают параллельно на вход матричного блока 2 взаимного перехода, где осуществляется перемножение коэффициентов Уолша на элементы соответствующих матриц взаимного перехода Уолша - Хаара, Уолша - Фурье, Уолша - Лаггера и т.д. По сигналу блока 11 управления соответствующие произведения поступают через ключ 3 на сумматор 4, на выходе которого формируются спектральные коэффициенты в новом заданном базисе функций.

Спектральные коэффициенты,полученные в различных базисах функций, поступают на входы блока 5 определения суммы квадратов коэффициентов и вход блока 6 вычисления количества ненулевых коэффициентов. Качество аппроксимации исследуемого сигнала в той или иной системе базисных функций оценивает(5я по среднеквадратичной погрешности.

Так как исследуемый сигнал один и тот же при анализе в различных системах базисных функций, то точ(Ность аппроксимации полностью определяется суммой квадратов спектральных коэффициентов. Этот параметр определяется в блоке 5 для различных систем базисных функций и запоминается в блоке 7, а в блоке 8 определяется система базисных функций, для которой сумма квадратов максимальна. Эта система базисных функций, для данного исследуемого сигнала по минимуму среднеквадратичной погрешности аппроксимации. В блоке 6 подсчитывается количество ненулевых спектральных коэффициентов для различных систем базисных функций, результаты хранятся в блоке 7, а в блоке 8 определяется система базисных функций, для которой количество ненулевых коэффициентов будет минимальным. Эта система базисных функций буде,т оптимальной по количеству коэффициентов (по минимуму энтропии, это означает, что информация сосредоточена в минимальном количестве базисных функций). С выхода блока 8 сигнал поступает на вход коммутатора 9, который подключает к первому выходу спектральные коэффициенты той базисной системы, которая является оптимальной либо по минимальной среднеквадратичной погрешности, либо по количеству коэффициентов в зависимости от сигнала, поступающего от блока 11 управления. Одновременно

спектральные коэффициенты оптималь ной системы базисных функций поступают на вход синтезатора 10 на втором выходе которого формируется сигН 1Л, синтезированный в оптимальном базисе.

Таким образом, адаптивный анали- . затор спектра позволяет не только вычислять спектральные коэффициенты в различных базисах функций, но и определять систему базисных функций, оптимальную для исследуемого сигнала по минимуму среднеквадратичной погрешности аппроксимации и количеству

значащих коэффициентов ( энтропии;, что расширяет функциональные возможности анализатора, повьаиает точность анализа и синтеза в 3-5.раз за счет выбора системы базисных функций, обеспечивающей для данного типа сигнала- минимальную погрешность аппроксимации, увеличивает быстродействие синтеза в 2-4 раза за счет использования системы базисных функций с минимальным количеством значащих коэффициентов и обеспечивает возможность оперативного автоматического изменения системы базисных функций при изменении вида исследуемых сигналов.

АДАПТИВНЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТ.РА, содержащий входной блок анализа, подключенный к последовательно соединенным матричнсмлу влоку взаимного перехода, и сумматору, a также блок управления, выход которого соединен с BTOpbJM входом ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены блок определения сумкаы квадратов коэффициентов и блок вычислеНИН количества ненулевых коэффициентов, a также блок памяти, блок определения максимума и минимума, коммутатор и синтезатор, включенные последовательно, при этом выход коммутатора подключен к входу блока управления, второй вход коммутатора соединен с выходе блока анализа и одновременно с входами блока определения суммы квадратов коэффициентов и блрка вычисления количества ненулевых коэффициентов, вторые входы которых объединены и подключены к выходу сумиатора и к третьему входу коммута-Г тора, a выходы - к входам блбка памяти .