Многоканальный релейный спектроанализатор Советский патент 1985 года по МПК G06F17/15 G06F17/14 

Изобретение относится к специализированным средствам вьгшслительной техники и может быть использовано для построения мно гоканальных релейных спектроанализаторов случайных стационарных эргодических сигналов с произвольными законами распределения. Известен многоканальный спектральный анализатор, содержащий генератор импульсов, счетшк тактов, компараторы, генераторы вспомогательных сигналов, блок выбора длины реализации, деииифратор, блок накопления и дешифратор кода аргумента 1. Недостатком данного спектроанапизатора является относительно низкая точность измерения. Наиболее близким к предлагаемому по тех нической сущности и достигаемому результату является многоканальный релейный спектроанализатор, содержащий два компарато ра, выходы которых подключены к входам блока накопления, содержащего сумматоры, блок памяти и коммутатор, а входы компараторов соответственно связаны с выходами двух генераторов равномерно распределенного шума, первым выходом генератора тактовых импульсов и входом счетчика тактов, входами устройства и через усилители с входами двух аналого-цифровых преобразователей, выходы которых соединены с входами блока накопления, а входы синхронизации подключе к выходу старшего разряда счетчика тактов и через функциональный преобразователь вида ent Arcs in Z к первому входу бло ка сравнения, второй вход которого через . дешифратор кода аргумента соединен с разря ными выходами счетчика тактов, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам дешифратора кода аргумента и блока накопления, вход управлен которого соединен с выходом дешифратора, входы которого соответственно связаны с выходами нулевого и первого разрядов счетчика тактов, выходами дешифратора кода аргумента и блока сравне1шя 2. Отсутствие в таком многоканальном релейном спектроанализаторе операций умножения на корреляционное окно, погрешности при формировании аналоговых равномерно распре деленных сигналов и сравнении их с аналого выми входными сигналами не позволяют получить достатошо высокую точность измере ния. Цель изобретения - увеличение точности спектрального анализа случайных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный релейный спектроанализатор, содержащий накаш1{1вающий сумматор-вычитатель, первый и второй информацио1шые входы которого являются соответственпо первым и вторым информационными входами спектроанализатора, генератор такто и 1х импуль сов, первый выход которого подключен к первому тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя, и первому входу дешифратора кода аргумента, а второй выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика тактов, выход k-ro (k 1,гп) разряда которого подключен к (Ч+1)-му входу дешифратора кода арг}мента, выходы первого и второго разрядов счетчика тактов соединены соответственно с первым и вторым входами дешифратора, а выход т-го разряда счетшка ; тактов подключен к второму тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя и входу функционального преобразователя вида ent Arcsin Z, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам дешифратора, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами деншфратора кода аргумента, а выход дешифратора подключен к управляющем входу накапливающего сумматора-вычитателя, введены генератор равномерно распределенных чисел, второй и третий блоки сравнения и блок памяти, адресный вход которого соединен с третьим выходом дешифратора кода аргумента, информационный вход блока памяти соединен с информационным выходом счетчика тактов, а информационный выход блока памяти соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход k-ro разряда счетчика тактов подключен к k-му входу генератора равномерно распределенных чисел, выходы первого и второго числа которого соединены с первыми входами соответственно второго и третьего, блоков сравнения, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами накапливающего сумматора-выштателя, входы разрешения записи первого и второго слагаемых которого подключены к выходам соответственно второго и третьего блоков сравнения. На чертеже изображена структурная схема многоканального релейного снектроанализатора. Спектроанализатор содержит первый 1, второй 2 и третий 3 блоки сравнения, генератор 4 тактовых импульсов, дешифратор 5, счетчик 6 тактов, -деигафратор 7 кода аргу 1ента, блок 8 памяти (модифицированных аргументов), функциональный преобразователь 9 вида ent Arcsin Z , накапливающий сумматор-вычитатель 10, генератор 11 равномерно распределенных чисел. 3 вспектроаиалнлаторе определяются синфазная С р и квадратурная Qr- составляющие оценки взаимрюй спектральной плотности S,y(r) Ср - j Qyi , случайных, стационарны це1/1трированных чисел Х- х ()/f|, (( Ж на частотах 2 ь/ /2М, где i 1,N,k 0,(М-1), г 0,2 М, fg - высшая частота исследуемых сигналов, f 2 fg - частота дискретизации, задаваемая импульсами с второго выхода генератора 4. Анализ производится по MN отсчетам каждого сигнала за время T rMN/fr-. При вы числении спектальной плотности используются вспомогателышш числа Е. „ и Z IjlTK il Ik зависимые друг от друга и от исследуемых сигналов, имеющие равномерную плотность распределения в границах изменения исследуемых сигналов /X/ А, /у/ А. Многоканальный релейный спектроанализатор работает следующим образом. Импульсы с второго выхода генератора 4 подаются на вход глтразрядного (2 -М) счетчика 6 тактов, где с частотой f формируется двоичный код номера такта k (k,, kg )„ . Коду К, поступающему на вход генера тора 1 равномерно распределенных чисел, соответствуют два вспомогательных числа и , которые сравниваются соответственно в блоках 2 и 3 сравнения с иссл дуемыми сигналами х,. и . С выходов блоков 2 и 3 сравнения значения X + Z, о при У + при X + Z,0 i4K поступают соответственно на второй и третий входы управления сумматора-вычитателя 10, в котором формируются суммы N/JK Х;(-1)Ь;«+ , (-1) мк (-0 w, х: в дешифраторе 7 кода аргумента с частотой fg 2М /f , равной частоте следования импульсов с первого выхода генератора 4, формируются значения о, при sin-7 0,при cos-и О, 1, при других rk. 1,при других Pk, поступающие соответственно на пятый и шесто входы дешифратора 5, и двоичный код числа Р. такого, что cosA7 /cosgu/, р, . Код Р поступает на первый вход блока 8 памяти модифицированных аргументов. Так как за суммы и разности оценок взаим ных корреляционных функций можно принять суммы не9 VIR,.j(k/f,) RSX) 4 f, 1., Rx.,(k/f) - Rn( ,i w,.; O оценки составляющих взаимной спектральой плотности имеют вид рк .-f kcos- is , р , де У 2A/Nfi о, при к зс О, i -четном, .1 - в остальных случаях, (ц - корреляционное (временное) окно, выбираемое в зависнмостн от характеристик изучаемых явлений и целн исследования. В блоке 8 памяти модифицированных аргуменов, на входы которого поступают двоичные оды Р, и К, формируются двоичные коды и Рл такие, что . cos4.(,..;ob% Р .р..Р,,б;м-, При умножении на тригонометрические функии во временной области оценки спектральной лотности можно записать в внде « и мч CpJ.Z n-Vi,(-11 н м- d аъ . О, при i N/2Го, при i с N/2, 0,npHq,M-P,,,b 0.при9, РЗ,, 1,при других i,q., ll, прн других i.q -nu ,л- г.. Константы q , Arcsin(-. генерируются а выходе функционального преобразователя 9 ида ent Arcsin JZ. Переменные а. н Ь формируются в ервом блоке 1 сравнения, с выходов котороони поступают соЬтветственно на третий четвертый входы дешифратора 5. Сформироанные в дешифраторе 5 суммы по модулю управляют работой сумматора-вычнтателя 10. оторый работает в режимах сложения или читания. Для полуйния оценок С/, и Q достаточны ммы, накопленные в сумматоре-вычнтателе умножить на коэффициент Х .

Введение в устройство несложного блока модифицированных аргументов, который может быть выполнен, например, на микросхемах постоя1шой памяти, позволяет производить умножение на корреляциошое окно. По виду спектральной плотности, получешюй при прямоугольном корреляционном окне, с учетом цели исследования выбирается соответствующее корреляционное окно, что существенно повышает точность анализа в сравнении с базовым объектом, который является прототипом повышает точность измерений последовательности с неповторяющимися членами вспомогательных сигналов, форлйруемых цифровым генератором равномерно распределенных чисел и учета всех значений исследуемых сигналов при умножении во временной области на корреляционное окно и тригонометрические фзнкции.

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ РЕЛЕЙНЫЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР, содержащий накапливающий сумматор-вычитатель, первый и второй информационные входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами спектроанализатора, генератор тактовых импульсов, первый выход которого подключен к первому тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя и первому входу дешифратора кода аргумента, а второй выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика тактов, выход k-ro (,m) разряда которого подключен к (k+l)-My входу дешифратора кода аргумента, выходы первого и второго разрядов счетчика тактов соединены соответственно с первым и вторым входами дешифратора, а выход т-го разряда счетчика тактов подключен к второму тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя и входу функционального преобразователя вида ent Arcsin Z, выход которого соединен с первым . входом первого блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам дешифратора, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора кода аргумента, а выход дешифратора подключен к управляющему входу накапливающего сумматора-вычитателя, отличающийся тем, что, с целью увеличения тошости, в него вве.дены генератор рав 1омерно распределенных чисел, вто|Х)й и третий блоки сравнения и блок памяти, адресный вход которого соединен с (Л третьим выходом дешифратора кода аргумента, информационный вход блока памяти соедлнен с информационным выходом счетчика тактов, а информационный выход блока памяти соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход k-ro разряда счетчика тактов подключен к k-му входу генератора равномерно распределенных чисел, выходы первого и второго числа которюго соединены с первыми входами соответственно второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены соответственно с первым ND и вторым входами накапливающего сумматораСО вычитателя, входы разрешения записи первого и второго слагаемого которого подключены к выходам соответственно второго н третьего блоков сравнения.