Спектроанализатор Советский патент 1983 года по МПК G06F17/14 G01R23/16 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для спектра ного анализа стационарных случайных процессов. Известен вычислитель коэффициентов Уолша, содержащий блок форйирования функций Уолша, вход которого подключен к выходу преобразователя напряжение - унитарный код, выходы которого соединены с входами вычислителя 11 . Недостатком этого устройства является то, что оно позволяет вычислять толико коэффициенты Уолша, Наиболее близким к изобретению является анализатор спектра Уолша, содержащий генератор функций Уолша и VI-однотипных каналов, состоящих из биполярного ключа, интегратора и квадратора 2 J. Однако известное устройство позволяет вычислять только автоспектр Уолша. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вычисления взаимного спектра Уолша. Поставленная цель достигается тем, что в Спектроанализатор, содер щий генератор функций Уолша, тактовый генератор, N биполярных ключей, N интеграторов первой группь1, информационный вход i-ro (,N) интегратора первой, группы подключен к выходу i-ro биполярного ключа, ин. формационные входы N биполярных клю чей объединены и являются первым ин формационным входом спектроанализатора , а управляющие входы N биполяр ных ключей подключены к информацион ному выходу генератора функций Уолша., введены N сумматоров, N умножителей, N интеграторов второй группы, три коммутатора, двоичный счетчик, информационный выход которого соединен с управляющим входом перпвого коммутатора, выход которого подключен к первым входам N умножителей, выход i-ro (,N) умножителя соединен с входом i-ro интегратора второй группы, выход которого является i-ым информационным выходом спектроанализатора, йторой вход i-ro умножителя соединен с выходом i-сумматора, вход которого подключен к i-му выходу второго коммутатора, i-ый вход которого подключен к выходу i-ro интегратора первой группы, управляющий вход которого 7 , объединен с первым управляющим входом третьего коммутатора и подключен к выходу переполнения двоичного счетчика, тактовый вход которого подключен к первому информационному выходу третьего коммутатора, второй информационный выход которого соединен с тактовым входом генератора функций Уолша, выход переполнения которого подключен к второму управляющему входу третьего коммутатора , информационный вход которого соединен с выходом тактового генератора, а информационный вход пер8ОГО коммутатора является вторым информационным входом спектроанализатора. На чертеже приведена блок-схема спектроанализатора. Спектроанализатор содержит генератор 1 функций Уолша, биполярные ключи 2, интеграторы 3 первой.группы, сумматоры , умножители 5, интеграторы 6 второй группы, коммутатор 7, двоичный счетчик 8, коммутатор 9, тактовый генератор 10 и коммутатор II. Пусть стационарно связанные случайные процессы x(t) и y(t) заданы на интервале .M. Взаимный спектр Уолша 4/J) равен v,(i),M-t)R,j|-t)i, где г(i,t) - автокорреляционная функция i-и функции Уолша. Пусть имеется Р реализаций Xg(t) и y.,(t) на интервале Ь,м двух стационарно связанных эргодических процессов (t) и y(t). Рассмотрим значения ) и y(t)o в дискретных отсчетах t K/M/W, где N 2 . Тогда для W yможно использовать следующую оценку: л- -I п м /.. г- W ii)--x )ХеС1). е-0 -0 л / IL О В матричном виде можно записать W (.,Xv(N-l)), Xe (Xe/o;.,.,Xe((oV.,,NieCN-i).Символ 9+ьЗоб означает пок омпонентное умножение векторов Q и. , Q - верхнетреугольная матрица. Таким образом, имеем асимптотически несмещенную и асимптотически состоятельную оценку взаимного спек ра Уолша,. Оценку можно записать следующим образом: XV-p|ltQae)e. где Q QW; W - матрица Уолша. Спектроанализатор работает следу ющим образом. На oda входа устройства в виде н пряжения поступают исследуемые процессы x(t) и y(t). Напряжение, соот ветствующее процессу y(t).поступает на информационные входы биполярных ключей 2, работой которых управляет генератор 1 функций Уолша, в результате чего в ключах происходит повторение напряжения, если на управляющем входе ключей присут- , ствует напряжение, или инвертирование, если напряжение на управляющем входе равно нулю. Преобразованное таким образом напряжение с выходов ключей 2 поступает на вход интеграторов 3. Такое преобразование проис ходит в течение времени Т, где Т интервал задания функций Уолша. По окончании времени на выхо дах интеграторов 3 присутствуют напряжения, пропорциональные коэффициентам Уолша. Эти напряжения в свою очередь через коммутатор 11 по ступают на входы сумматоров Ц, весовые сопротивления .которых устанавливаются в соответствии со значе ниями строк матрицы G. В результате суммирования выходных напряжений интеграторов 3 в сумматорах (на выходах последних по истечении времени будут присутствовать напряжения, пропорциональные коэффициентам преобразования по Q. По окончании времени t-T счетчик генератора 1 функций Уолша вырабатывает импульс переполнения, который дает разрешение на прохождение тактовых импульсов с выхода тактового генератора 10 на вход двоичного счетчика 8 и запрет на прохождение тактовых импульсов на вход счетчика генератора 1 функций Уолша. В результате этого с тактовой частотой коммутатор 7 с одного канала на N подключает последовательно входной процесс x(t) к входам умножителей 5, в результате чего происходит перемножение процесса x(t) с коэффициентами преобразования по Q и результат перемножения запоминается в интеграторах 6. По истечении времени tT (t; период .следования тактовых импульсов) двоичный счетчик вырабатывает импульс переполнения, который дает запрет на прохождение тактовых импульсов на его вход и разрешение на прохождение их в счетчик генератора 1 функций Уолша, а также этот импульс сбрасывает интеграторы 3 в нулевое состояние. С этого момента начинается следующий цикл работы, аналогичный предыдущему. После обработки и циклов () на выходе выходных интеграторов 6 будут присутствовать напряжения, пропорциональные значениям взаимного спектра Уолша Wji i). Таким образом, предлагаемый спектроанализатор позволяет вычислять оценку взаимного спектра Уолша, который является как несмещенной, так и состоятельной.

СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР, содержащий генератор функций Уолша, тактовый генератор, N биполярных ключей, N инт,еграт6ров первой группы информационный вход i-ro (,N) интегратора первой группы подключен к выходу }-го биполярного ключа, информационные входы N биполярных ключей объединены и являются первым информационным входом спектроанализатора, а управляющие входы N биполярных ключей подключены к информационному выходу генератора функций Уолша, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления взаимного спектра, в него введены N сумматоров, N умножителей, N интег раторов второй группы, три коммутатора, двоичный счетчик, ин(юрмационный выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, выход которого подключен к первым входам N умножителей, выход 1-го (i 1,N) умножителя соединен с входом i-ro интегратора второй группы, выход которого является i-ым инЛорма ционным выходом спектроанализатора, второй вход i-ro умножителя соединен с выходом i-ro сумматора, вход которого подключен к i-ому выходу второго коммутатора, i-ый вход кото:. рого подключен к выходу 1-го интегратрра первой группы, управляющий вход которого объединен с первым уп(Л равляющим входом третьего коммутатора и подключен к выходу переполнения двоичного счетчика, тактовый вход которого подключен к первому информационному выходу третьего коммутатора второй информационный выход которос го соединен с тактовым входом генератора функций Уолша, выход пере о полнения которбго подключен к второ00 му управляющему входу третьего коммуо татора, информационный вход которого соединен с выходом тактового генератора, а информационный вход первого коммутатора является вторым информационным входом спектроанализатора.