Цифровой анализатор мгновенного спектра Советский патент 1984 года по МПК G01R23/16 

ной памяти, выход четвертого суммато; ра через девятый регистр соедине. с первыми входами третьего и четвертого блоков умножения, вторые входы I которых подключены соответственно к первому и второму выходам второго регистра, выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков умножения подключены соответственно к входам десятого,одиннадцатого, двенад-, цатого и тринадцатого регистров, выходы десятого и тринадцатого регистров подключены к первому и второму входам пятого сумматора, выход которого соединен 8 входом третьего регистра, выходы одиннадцатого и двенадцатого регистров подключены к первому и второму входам шестого сумматора, выход которого соединен с входом четвертого регистра.

2. Устройство по п. 1, отличающе е ся тем, что цифровой генератор гармонических функций содержит последовательно соединенные счетчик параметра частоты, сумматор, регистр и функциональшй преобразователь, причем выходы функциональног преобразователя являются выходами генератора, а его вход одновременно соединен с вторым входом сумматора, а управляющие входы регистра и счетчика являются соответственно первым и вторым входами генератора.

1. ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР МГНО ВЕННОГО СПЕКТРА, содержащий аналогоцифровой преобразователь, информационный вход которого является входом анализатора, а выход подключен к информационному входу первого блока оперативной памяти и первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока оперативной памяти, выход первого сумматора соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с первыми входами первого и- второго блоков умножения, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам второго регистра, входы которого соединены с двумя выходайй цифрового генератора гармонических функций, второй и третий сумматоры, первые входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого регистров, выходы этих сумматоров соединены с входами соответственно второго и третьего блоков оперативной памяти через пятый и шестой регистры, выходы этих регистров являются выходами устройства, выходы второго и третьего блоков оперативной памяти соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего сумматоров через седьмой и восьмой регистры, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, с входом цифрового генератора гармонических функций, управляющим входом второго регистра и управляющими входами второго и третьего блоков оперативной памяти и всех регистров, кроме первого, управляющие входы первого регистра, первого блока оперативной памяти и аналого-цифрового преобразователя объединены и соедиI нены с выходом делителя частоты, отличающийся тем, что, 0 с целью расширения функциональных возможностей цифрового анализатора мгновенного спектра и повьшения его быстродействия, в него введены второй аналого-цифровой преобразователь, вход которого является вторым входом устройства, четвертый блок опеСО СП ративной памяти, три сумматора, два блока умножения и пять регистров, о со при этом управляннцие входы второго аналого-цифрового преобразователя, 00 четвертого блока оперативной памяти, девятого регистра объединены и соединены с управляющим входом цифрового генератора гармонических функций, управляющие входы остальных регистров соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выход второго аналого-цифрового преобразователя подключен .к информационному входу четвертого блока оперативной памяти и первому входу четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока оператив

I

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, предназначено для обработки сигналов в реальном масштабе времени и может быть использовано в задачах выделения полезных сигналов на фоне помех и в спектральном анализе.

Известен цифровой анализатор мгновенного спектра, которьй содержит первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП), информационные входы которых являются входами устройства, а выходы соединены с информационными входами первого и второго блоков оперативной памяти (БОП) и первыми входами первого и второго сумматоров, вторые входы этих сумматоров соединены с выходами соответствующих БОП, цифровой генератор гармонических функций, четыре блока умножения, входы которых попарно объединены, третий, четвертый, пятый и шестой сумматоры, третий и четвертый БОП, информационные входы которых являются выходами устройства fij.

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, ограничиваищее частотный диапазон аналиstfpyebQrfx сигналов.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является цифровой анализатор мгновенного спектра, содержащий аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого является входом анализатора, а выход подключен к информационному входу первого блока оперативной 5 памяти и первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока оперативной памяти, выход первого сумматора соединен с информационным входом пер10 вого регистра, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков умножения, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам второго

J5 регистра, входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами цифрового генератора гармонических функций, второй и третий сумматоры, первые входы которых подклю20 чены соответственно к выходам третьего и четвертого регистров, выходы этих сумматоров соединены с входами соответственно второго и третьего блоков оперативной памяти через пя25 тьтй и шестой регистры соответственно выходы этих регистров являются выходами устройства,.выходы второго и третьего блоков оперативной памяти соединены с вторыми входами соответ3Q ственно второго и третьего сумматоров через седьмой и восьмой регистры, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, первым входом цифрового генератора гармонических функций и управляющими входами второго и третьего блоков оперативной памяти и всех регистров, кроме первого, управляющие входы первого регистра, второго блока оперативной памяти и аналого-цифрового преобразователя объединены и соединены с выходом делителя частоты 2,

Недостатком этого анализатора является отсутствие возможности осуществлять анализ комплексных сигналов, что ограничивает возможность применения такого устройства в системах обработки и отображения информации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей цифрово- го анализатора мгновенного спектра к повышение его быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой анализатор мгновенного спектра, содержащий аналого-цифровой преобразовательj информационный вход которого является входом анализатора, а выход подключен к информационному входу первого блок оперативной памяти и первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока оперативной памяти, выход первого сумматора соединен с информационным входом первого регистра, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков Умножения, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам второго регистра, входы которого соединены с двумя выходами цифрового генератора гармонических функций, второй и третий сумматоры, первые входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого регистров, выходы этих сумматоров соединены с входами соответственно второго и третьего блоков оперативной памяти через пятый и шестой регистры, выходы регистров являются выходами устройства, выходы второго и третьего блоков оперативной памяти соединены с вторыми входами соответственно второго и третьего сумматоров через седьмой и восьмой регистры, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, с входом цифрового генератора гармонических фуйкций, управляющим входом второго регистра и управляющими входами второго и третьего блоков оперативной памяти и всех регистров , кроме первого, управляющие входы первого региЬтра, первого блока оперативной памяти и аналого-цифрового преобразователя объединены и соединены с выходом делителя частоты, введены второй аналого-цифровой преобразователь, вход которого является вторым входом устройства, четвертьй блок оперативной памяти, три сумматора, два блока умножения: и пять регистров, при этом управляющие входы второго аналого-цифрового преобразователя, четвертого блока оперативной памяти, девятого регистSра объединены и соединены с управ.лякяцим входом цифрового генератора гармонических функций, управляющие входы остальных регистров соединены

0 с выходом генератора тактовых импульсов, выход второго аналого-цифроврго преобразователя подключен к информационному входу четвертого блока оперативной памяти и первому входу четвертого сумматора, второй вход

5 которого соединен с выходом четвертого блока оперативной памяти, выход четвертого сумматора через девятый регистр соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков умно0жения, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам второго регистра, выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков умножения подклю5чены соответственно к входам десятого, одиннадцатого, двенадцатого и тринадцатого регистров, выходы десятого и тринадцатого регистров подключены соответственно к первому

0 и второму входам пятого сумматора, |рыход которого соединен с входом третьего регистра, выходы одиннадцатого и двенадцатого регистров подключены соответственно к первому и

5 второму входам шестого сумматора, выход которого соединен с входом четвертого регистра.

Кроме того, цифровой генератор

0 гармонических функций содержит последовательно соединенные счетчик параметра частоты, сумматор, регистр и функциональный преобразователь, причем выходы функционального преоб5разователя являются выходами генератора, его вход одновременно соединен с вторым входом сумматора, а управлякяцие входы регистра и счетчика являются соответственно первым и втофым входами генератора. На фиг. 1 представлена структурн схема цифрового анализатора мгновен ного спектра; на фиг. 2 - схема циф рового генератора гармонических фун ций. Анализатор содержит два аналогоцифровых преобразователя (АЦП) 1 и на входы которых поступает действительная и мнимая составляющие входкого комплексного сигнала, блоки 3 и 4 оперативной памяти (БОП), сумма торы 5 и 6, первый и девятый регист ры 7 и 8, цифровой генератор 9 гармо нических функций, второй регистр 10 для хранения отсчетов этих функций, первый, второй, третий и четвертьй блоки 11 - 14 умножения с десятью, одиннадцатым, двенадцатым и тринадцатым регистрами 15 - 18, пятый и шестой сумматоры 19 и 20 с третьим и четвертым регистрами 21 и 22, второй и третий сумматоры 23 и 24 с пя тым и шестым регистрами 25 и 26, вто рой и третий БОП 27 и 28 с седьмым и восьмым регистрами 29 и 30, генератор 31 тактовых импульсов с делителем 32 частоты. Цифровой генератор 9 гармонически функций содержит (фиг. 2) функциональный преобразователь 33, регистр 34, сз мматор 35 и счетчик 36 параметра частоты, стробирующий вход которого соединен с выходом делителя частоты 32. Стробирующий вход регистра 34 соединен с выходом генератора тактовых импульсов 31. Анализатор работает следующим образом. Генератор 31 тактовых импульсов и делитель 32 частоты управляют рабо той операционных .блоков анализатора таким образом, что смена информации в АЦП 1 и 2, БОП 3 и 4, сумматорах 5 и 6, а также регистрах 7 и 8 происхо дит в р раз реже, чем в остальных блоках анализатора, где р - число определяемых гармоник спектра,р N. Разрядность БОП 3 и 4 соответствует разрядности преобразователей 1 и 2, а число ячеек равно N. С прихо дом каждого запусканлцего импульса с выхода делителя 32 частоты происхо дит запись составляющих приращения отсчета (Ч)))() + jt«i()- {«V-N) в регистры 7 и 8. В блоки 3 и 4 записываются соответственно значения X (О.) и у (а) . Преобразователи 1 и 2 вьфабатывают коды составляющих нового отсчета соответственно A4)t(+1) и В;( 1|(С{,+ 1) и подают их на входы блоков 3 и 4 и первые входы сумматоров 5 и 6, на вторые входы которых с выходов блоков 3 и 4 поданы значения () и (1+О.Сумматоры 5 и 6 производят соответственно вычитания и и результаты подают на информационные входы регистров 7 и 8. В таком состоянии блоки 1-8 остаются до прихода следующего импульса с делителя частоты 32, который записьшает значения приращений в регистры 7 и 8 и производятся вновь перечисленные операции. Разрядность сумматоров 5 и 6 регистров 7 и 8 должна быть на один разряд больше разрядности АЦП t и 2. Выход регистра 7 подается на первые входы блоков 11 и 12 умножения, а выход регистра 8 - на первые входы блоков 13 и 14 умножения. На вторые входы блоков 11 и 13 умножения с первого выхода регистра 10 последовательно во времени поступает значение действительной составляющей весового коэффициента С. А на вторые входы блоков 12 и 14 умножения со второго выхода регистра 10 последовательно во времени поступает значение мнимой составляющей весового коэффициента S. Эти составляющие весовых коэффициентов вырабатьшает цифровой генератор 9 гармонических функций и подает на информационные входы регистра 10. Причем, с помощью генератора тактовых импульсов 31 работа схемы синхронизирована таким образом, что с приходом каждого тактового импульса в регистр 10 записываются значения С и S, а генератор 9 начинает вьфабатывать следующую пару коэффициентов. Разделительные регистры выполняют функции сверхоперативных запоминающих устройств, о При необходимости выработки очередного отсчета гармонической функции на стробирующий вход регистра 34 генератора 9 гармонических функций с выхода генератора 31 тактовых импульсов поступает импульс, который записывает в регистр 34 код с выхода сумматора 35, Этот код поступает на вход функционального преобразователя 33, где производится соответствуницее преобразование. С приходом следукнцего импульса на стробирукщий вход регистра 34 в регистр 34 с выхода сумматора 35 записывается сумма кода предьщущего значения аргумента и код номера отсчета сигнала с выхода счетчика 36 параметра частоты, т.е. значение дл.я следующего номера гармоники. Значение произведения с выхода блока 11 умнозкения подается на инфор мационный вход регистра 15, значение произведения с выхода блока 12 умножения подается на информационный вхо регистра 16, значение произведения с выхода блока умножения 13 подается на информационный вход регистра 17, значение произведения с выхода блока умножения 14 подается на информационный вход регистра 18. Запись информации в эти регистры производится следующим тактовым импульсом. Выходы регистров 15 и 18 подаются на входы сумматора 19, где образуетс их сумма, которая подана на информационный вход регистра 21. Выходы регистров 16 и 17 подаются на входы сумматора 20, где образуется их алгебраическая сумма, которая подается на информационный вход регистра 22. Запись информации в регистры 21 и 22 производится синхронно следующим тактовым импульсом. Выходы регистров 21 и 22 соединены соответственно с первыми входами сумматоров 23 и 24, на вторые входы которых подаются соответственно выхо ды регистров 29 и 30, в которых запи саны соответствующие значения действительной и мнимой составляющих спек ра, полученных на предьщущем шаге скольжения. Суммирование в сумматорах 23 и 24 производится с учетом масштабного множителя 1/N, а так как , где п - целое, то учет этого масштабного множителя осуществляется путем соответствующего сдвига -на п разрядов. На ввпсоде сумматора 23 получается сумма действительной составляющей спектра, которая подается на информационный вход регистра 25. С выхода сумматора 24 сумма мнимой составляющей спектра подается на информационный вход регистра 26. Запись в регистры 25 и 26 производится следующим тактовым импульсом. С выходов регистров 25-и 26 значения отсчетов мгновенного спектра поступают на выход анализатора, и одновременно, на информационные входы соответственно БОП 27 и 28. Следующим тактовым импульсом, в регистры 29 и 30 с выходов БОП 27 и 28 записываются следукмцие значения отсчетов. Число ячеек памяти в каждом из БОП 27 и 28 равно Р-2. Следует иметь в виду, что в тот момент времени, когда на выход анализатора поданы отсчеты гармоники с номером р (записанные в регистрах 25 и 26), на выходах регистров 21, 22, 29 и 30 установлены операнды, соответствующие номеру гармоники р+1, на выходах регистров 15 - 18, БОП 27 и 28 устанавливаются операнды, соответствующие номеру гармоники р+2, на выходах регистров 7, 8 и 10 устанавливаются операнды, соответствующие номеру гармоники р+3, и наконец, цифровой генератор гармонических функций 9 готовит в этот момент весовые коэффициенты, соответствукмцие номеру гармоники р+4. . Таким образом, с помощью предлагаемого анализатора спектра можно вести обработку комплексных сигналов с повышенным быстродействием. Это достигается за счет проведения вычислительных, операций в паузах между вводом отсчетов и обеспечения скользящего режима анализа спектра для комплексных сигналов.

Фиг.1

ZTt

ы:п .

ip 11

5«

I

JT f

3$

II

Фиг, г

ZJt

3/

32