Устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала Советский патент 1984 года по МПК G06F17/18 

первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу умножителя частоты, вторые входы первого и второго элементов И соеди иены соответственно с выходами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены соответствен

1124328

но к счетньй входам первого и второго счетчиков, вьпсоды первого и второго формирователей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя,информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ УЗКОПОЛОСНОГО СЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА, содержащее первый компаратор, счетчик, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами амплитуды устройства, вход которого соединен с первым входом первого компаратораj отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения фазы сигнала, в него введены мультиплексор, второй и третий компараторы, первый и второй элемены аналоговой памяти, инвертор, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, первый и второй элементы ИСКПЮЧАКНЦЕЕ ИЛИ, второй счетчик, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, умножитель частоты, регистр, выход которого является выходом кода фазы устройства, вход инвертора объединен с информационным входом первого элемента аналоговой памяти, первым входом второго компаратора и соединен с .входом устройства, выход инвертора подключен к первому входу третьего компаратора и к информационному входу второго элемента аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего компаратора и первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход мультиплексора соединен с вторьм входом второго компаратора и подключен к выходу первого элемента аналоговой памяти, вход сброса которого объединен с входом записи второго элемента аналоговой памяти и соединен с выходом третьего компаратора, вход сброса второго элемента аналоговой памяти объединен с входом записи (Л первого элемента аналоговой памяти-, с управляющим входом мультиплексора, входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и подключен к выходу второго компаратора, выход первого компаратора соединен с первым входом второго элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого объединен с входами первого и второго формироfC вателей импульсов, вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, э входом третьего формирователя ю импульсов и входом умножителя часX тоты и подключен к выходу четвертого формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с входами сброса первого и второго счетчиков и с входом синхронизации регистра, п-1 информационный вход которого подключен к информационным выходам первого счетчика, выход переполнения второго счетчика соединен с п-м информационKiM входом регистра, первые входы

Изобретение относится к устройствам преобразования данных и может использоваться в специализированных вьмислительных устройствах системах автоматического управления для предварительной обработки узкополосного случайного сигнала, обеспечивая получение оценок мгновенного значения амплитуды и фазы. Известно устройство для оценки амплитуды узкополосного случайного процесса, содержащее делитель,блок квантования по уровням, первый и второй измерители, преобразователи и регистр-счетчик, выход которого соединен с рыходом устройства, вход блока квантования по уровням, первые входы измерителей преобразователя соединены с входом устройства, первьй выход блока ква тования по уровням соединен с вторьми входами измерителей и преобразователя, а второй выход соедине с третьим входом второго измерител выход первого измерителя соединен с третьим входом преобразователя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом второго измерителя, а выход делителя соединен с входом регистра-счетчика l . Недостатком этого устройства яв ляется сравнительно низкое быстродействие, что ограничивает возможности анализа быстро изменяющихся процессов. Кроме того, это устройство имеет ограниченные функциональные возможности. Наиболее близким к предлагаемом является устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала, содержащее первый компаратор,счетчик, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами амплитуды устройства, вход которого соединен с первым входом первого компаратора 2, Недостатком этого устройства является ограниченность его функциональньк возможностей, поскольку оно не обеспечивает определения фазы сигнала. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения фазы сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала, -содержащее первый компаратор, счетчик, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами амплитуды устройства, вход которого соединен с первым входом первого лсомпаратора, введены мультиплексор, второй и третий компараторы, первый и второй элементы аналоговой памяти, инвертор, , второй, третий и четвертый формирователи импульсов, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй счетчик, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, умножитель частоты, регистр, выход которого является выходом кода фазы устр ойства, вход инвертора объединен с информационным входом первого элемента аналоговой памяти, первым входом второго компаратора и соединен с входом устройства, выход инвертора подключен к первому входу третьего компаратора и к информационному входу второго элемента аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего компаратора и первым информационным входом мультиплексора, второй информационньй вход мультиплексора соединен с вторым входом второго компаратора и подключен к выходу первого элемента аналоговой памяти вход сброса которого объединен с входом записи второго элемента анал говой памяти и соединен с выходом третьего компаратора, вход сброса второго элемента аналоговой памяти объединен с входом записи первого элемента аналоговой памяти, с управляющим входом мультиплексора, входом первого элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ и подключен к выходу второго компара тора, выход первого компаратора соединен с первым входом второго элемента ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого объединен с входами первог и второго формирователей импульсов, вторьм входом второго элемента ИСКЛЮ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входом третьего формирователя импульсов и входом умножите ля частоты и подключен к выходу чет вертого формирователи импульсов, вы ход третьего формирователя импульсо соединен с входами сброса первого и второго счетчиков и с входом синхронизации регистра, п-1 информационный вход которого подключен к информационным выходам первого счетчика, вы ход переполнения второго счетчика соединен с п-ым информационным входом регистра, первые входы первого и второго элементов И объединены и подключе:ны к выходу умнозкителя частоты, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с вьтходами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков, вьрсоды первого и второго формировате лей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу аналогоцифрового преобразователя, информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для определения амплитуды узкополосного случайного процесса, Устройство для определения амплитуды узкополосного случайного 284 сигнала содержит первый компаратор 1, первый счетчик 2, аналого-цифровой преобразователь 3, выходы которого являются выходами 4 амплитуды устройства, вход 5 которого соединен с первым входом первого компаратора 1, а также мультиплексор 6, второй 7 и третий 8 компараторы, первый 9 и второй 10 элементы аналоговой памяти, инвертор 11, первьй 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 формирователи импульсов, . первый 16 и второй 17 элементы ИСКЛЮЧАМЦЕЕ ИЛИ, второй счегчик 18, первый 19 и второй 20 элементы И, элемент ИЛИ 21, умножитель 22 частоты, регистр 23, выход которого является выходом 24 кода фазы устройства, вход инвертора 11 объединен с информационные входом первого элемента 9 аналоговой памяти, первым входом второго компаратора 7 и соединен с входом 5 устройства, выход инвертора 11 подключен к первому входу третьего компаратора 8 и к информационному входу второго элемента 10 аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего компаратора 8 и первым информационным входом мультиплексора 6,йторой информационный вход мультиплексора 6 соединен с вторьм входом второго компаратора 7 и подключен к выходу первого элемента 9 аналоговой памяти, вход сброса которого объединен с входом записи второго элемента 10 аналоговой памяти и соединен с выходом третьего компаратора 8, вход сброса второго элемента 10 аналоговой памяти объединен с входом записи первого элемента 9 аналоговой памяти, с управляющим входом мультиплексора 6, входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 и подключен к выходу второго компаратора 7, выход первого компаратора 1 соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, второй вход которого объединен с входами первого 12 и второго 13 формирователей импульсов, вторым входом первого элемента ИСКШ)ЧАЮП|ЕЕ ИЛИ 16, входом третьего формирователя 14 Импульсов и входом умножителя частоты и подключен к выходу четвертого формирователя 15 импульсов. Выход третьего формирователя 14 импульсов соединен с входами $ сброса первого 2 и второго 18 счетчиков и с входом синхронизации регистра 23, п-1 информационный вход которого подключен к информационным выходам первого счетчика 2 выход переполнения второго счетчик 18 соединен с п-м информационным входом регистра 22, первые входы первого 19 и второго 20.элементов объединены и подключены к выходу умножителя 22 частоты, вторые вход первого 19 и второго 20 элементов соединены соответственно с выходам первого 16 и второго 17 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого 19 и второго 20. элементов И подключены соответственно к счетным входам первого 2 и второго 18 счетчиков, выходы первого 12 и второго 13 фор мирователей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ 21, выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 3, информационный вход кото рого соединен с выходом мультиплексора 6. Устройство для определения ампл туды узкополосного случайного сигнала работает следующим образом. Исследуемьй сигнал подаютна вход 5, откуда он поступает на вхо компаратора 1, на выходе которого формируется знаковая функция входного сигнала, а также на вход компаратора 7 и элемента 9 аналоговой памяти. Если выходной сигнал элемента 9 ниже входного, компаратор открывается и разрешает запись в элемент 9. Таким образом, сигнал на выходе элемента 9 достигает амплитудного значения, после чего компаратор 7 переключается и выбранное значение амплитуды сохраняется до момента выключения компаратора 8, управляемого инвертированным инвертором 11 выходным сигналом. Элемент 10 работает аналоги ным образом, но для убьгаающего зна чения входного сигнала. Таким образом, на выходах элементов 9 и 10 на каждом периоде формируются оценки пиковых значений на положительной и отрицательной полуволнах входного сигнала, что позволяет с помощвю мультиплексора 6 считать оценку амплитуды, корректируемую два раза за период. После формирования одной оценкисрезом импуль 8 са на выходах компараторов 7 и 8 обеспечивается сброс соответствующего элемента выборки и хранения. Сигнал на выходе компаратора 7 можно рассматривать как аппроксимацию знаковой функции сигнала, сопряженного с входным - sign x(t). Опорный сигнал прямоугольной формы формируется с помощью формирователя 15 и имеет частоту, совпадающую с центральной частотой узкополосного случайного сигнала. .Этот сигнал поступает на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 3, который запускается по переднему и заднему фронту этого сигнала и обеспечивает формирование двух оценок текущего значения амплитуды узкополосного случайного процесса $ течение периода. Код, характеризующий амплитуду, формируется на вьпсодах. 4. Сигналы sign x(t) sign x(t) поступают на входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 и 17, которые обеспечивают сравнение их с опорным прямоугольным сигнале. Интервалы времени, соответствую циё несовпадению знаков входного и опорного сигналов, заполняются квантующими импульсами от умножителя 22 частоты. Благодаря этому, в счетчике 2 формируется оценка модуля фазового сдвига исследуемого сигнала относительно опорного. Аналогично, в счетчике 18 формируется код модуля фазового сдвига сигнала, сопряженного с сигналом x(t), относительно опорного, что позволяет оцейить знак фазового сдвига сигнала x(t). Действительно,если модуль фазового сдвига сигнала x(t) относительно опорного меньше 1(/2, знак фазового сдвига сигнала x(t) относительно опорного положительный. Контроль за превьшением величины /2 осуществляется по наличию сигнала на выходе переноса счетчика 18. I Предложенное устройство обеспечивает формирование оценок на каждом полупериоде исследуемого сигнала по амплитуде и фазе, если формирователь 13 формирует импульс сброса по переднему и заднему фронтам сигнала на выходе формирователя 14 Это позволяет проводить исследование быстроизменяющихся уякополосных

11243288

случайных сигналов, ширина полосы вается расширение функциональных которых достигает центральной часто- возможностей и более эффективная ты сигнала. Таким образом обеспечи- обработка сигнала.

75

22