Анализатор квазипериодических сигналов Советский патент 1985 года по МПК G01R23/16 

. / 1 1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может использоваться для анализа квазипериодического сигнала по его спектральным составляющим.

Известен цифровой анализатор спектра, содержащий генератор тактовых импульсов, генератор функций Уолша, элемент задержки, логический блок разнозначность, реверсивные счетчики, ячейку запоминания и преобразователь напряжения в длительность TI 3

Однако данному устройству характерна большая погрешность при определении коэффициентов разложения в ряд Уолша для частот олее 1 кГц.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является анализатор периодических сигналов, содержащий последовательно соединенные фильтр низкой частоты, усилительограничитель, интегратор, фильтр постоянной составляющей, детектор, дифференцирующее устройство, генератор функции Уолша и п параллельно соединенных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соеди ненных умножителя, интегратора с регулируемой постоянной времени и регистрирующего устройства, причем вторые входы умножителей соединены через инвертор, а третьи входы непосредственно с усилителем мощности, вход которого подключен к источнику исследуемого сигнала 2 j.

Недостатком известного устройства является ограниченная точность измерений при изменении периода повторения входного сигнала, так как в противном случае частота основной гармоники может выйти из полосы пропускания фильтра низкой частоты„

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор квазипериодических сигналов, содержащий п параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя, регулируемого интегратора и регистратора, а также генератор счетных импульсов и генератор функций Уолша, выходами подключенный к первым входам умножителей всех каналов, вторые входы которых объединены и соединены с выходом инвертора, а третьи объеди6007. 2

ненные входы соединены одновременно с входом инвертора и входом анализатора, введены последовательно соединенные счетчик-делитель, блок памяти

5 и схема сравнения, а также счетчик, генератор управлякщих сигналов и цифроаналоговый преобразователь, входы которого соединены с соответствующими вьЕ одами блока памяти, а выход подключен к первым управляющим входам регуашруемых интеграторов всех каналов, при этом вторые входы схемы сравнения подключены к выходам счетчика, вход которого подключен к выходу

s генератора счетных импульсов и одновременно к первому входу счетчикаделителя, второй вход которого сое динен с входом синхросигналов и связан с BTojfbiM входом счетчика,управляющим входом блока памяти и первым входом генератора управляющих сигi налов, выход схемы сравнения подключен, одновременно к входу генератора функций Уолша, третьему входу

5 счетчика и к второму входу генератора управляющих сигналов,один выход которого соединен с вторьми управляющими входами регулируемых интеграторов всех каналов, а другой 0 с управляющими входами регистраторов этих каналов.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Анализатор квазипериодических сигналов содержит инвертор 1 п параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителей 2-1,,.., 2-п, регулируемого интегратора 3-1,,.,

3-п с регулируемой постоянной времени и регистратора 4-1,..., 4-п, генератор 5 счетных импульсов,счетчик 6, генератор 7 функции Уолша схему 8 сравнения, генератор 9 упр;ав

ляющих сигналов, цифроаналоговьй

преобразователь 10 и последовательно соединенные счетчик-делитель 11 и блок 12 памяти. Входы цифроаналогового преобразователя 10 соединены с выходами блока памяти 12 и первыми входами схемы 8 сравнения, вторые входы которой соединены с выходами счетчика 6, а выход подключен к генератору 9 уп{}авляющих сигналов,

генератору 7 функций Уолша и обнуляющему входу счетчика 6, счетный вход, которого соединен с выходом генератора 5 счетных импульсов и счетным входом счетчика-делителя 11. Выходы генератора 7 функций Уолша подключе ны к первым входам умножителей 2-1,..., 2-п, вторыми входами соеди ненных с выходом инвертора 1, а третьими - с .входом инвертора 1.Оди из выходов генератора 9 управляющих сигналов соединен с управляющими входами регистраторов 4-1,...,4-п, а второй выход - с первыми управляю щими входами интеграторов 3-1,..., З.-п, подключенных вторыми управляющими входами к выходу цифроаналогового преобразователя 10. Управляющие входы счетчика 6, генератора 9 управляющих сигналов, счетчика-делителя 11 и блока памяти 12 подключены к входу синхронизации всего устройства. Устройство работает следующим образом. Исследуемый квазипериодический, сигнал поступает на вход инвертора 1. На вход синхронизации устройства поступает синхросигнал, период повт рения которого равен периоду повторения исследуемого сигнала. В случа анализа квазипериодических сигналов синхросигнал почти всегда может быт сформирован устройстве - источнико исследуемого сигнала. Так, например при механическом периодическом сканировании синхросигнал может быть сфогмирован синхроконтактом, при анализе телевизионного сигнала сигналами начала и конца телевизионного кадра и т.д. Синхросигнал своим передним фрон том обнуляет и запускает счетчик 6 и счетчик-делитель 11., на счетный вход которого поступают импульсы с частотой концу i-ro периода Т на выходе счетчика-делител Т.11 устанавливается число , сч где m - число равных оо длительности интервалов, на которое необходимо разделить период. Следующий импульс синхросигнала переписывает это число в блок 12 памяти, снова обнуляет и запускает счетчик-делитель 11 и счетчик 6, выходы всех регистров которого подключены к вторым входам схемы 8 сравнения. Далее, в момент совпадения чисел на счетчике 6 и в.блоке 12 на выход схемы 8 сравнения формируется импул обнуляющий счетчик 6. Так как на f . 07 первые входы схемы 8 сравнения подано число N. , то за период T.j,oHa сформирует m равноотстоящих друг от друга опорных импульсов. Таким образом, в каждом исследуемом периоде схема 8 сравнения формирует m опорных импульсов по величине предыдущего периода. А так как период повторения входного сигнала изменяется медленно, то в анализаторе практически отсутствует ошибка, обусловленная различием текущего периода . повторения входного сигнала и текущего периода разложения зтого сигнала по функции Уолша. Опорные импульсы поступают на генератор 7 функций Уолша и на генератор 9 управляющих сигналов, первый иэ которых формирует заданные функции, а второй - импульсы перезапись и Сброс. Импульс перезапись формируется в момент прихода последнего т-го опорного импульса, либо в момент прихода следующего синхроимпульса. -Если предыдущий период Т несколько короче последукН щего, то раньше првдет та-й опорный импульс и импульс перезаписи сформируется по нему, если-же предыдущий импульс несколько длиннее последующе.го, то раньше првдет синхроимпульс и сигнал перезаписи сформируется по нему. Длительность импульса Пере- . запись не превьшает 0,1-0,5 мкс. №1пульс Сброс формируется в момент окончания импульса Перезапись и служит для обнуления регулируемых интеграторов 3-1,..., 3-п. Его длительность определяется интегрирующей емкостью интегратора и не превышает 0,5% периода входного сигнала. Функции Уолша поступают на первые входы умножителей 2-1,,.. .,2-п, на вторые входы которых поступает входной инвертированный сигнал, а на третьи - входной нёинвертирован- ный. Произведения сигналов в умножителях инвертируются за период интеграторами 3-1,...,3-п. В момент окончания периода по импульсу Перезапись сигналы интеграторов 3-1,...,3-п переписьюаются в регистраторы 4-1,...,4-п. . . Затем импульсом Сброс интеграторы обнуляются и начинается интегрирование следующего периода вход- ч ого сигнала. Таким образом, К концу каждого периода формируемые ин- ,

теграто 3-1,...,3-n коэффициенты разложения входного сигнала в ряд Уолша переписьшаются в регистраторы 4-1,,..,4-п.

При изменении периода повторения входного сигнала входные сигналы интеграторов 3-1,...,3-п также будут изменяться. Для устранения этого влияния постоянная времени интеграторов сделана зависимой от .периода повторения входного сигнала., С этой целью выходной,сигнал с блока 12 памяти, пропорциональный периоду повторения входного сигнала, преобразуется ци роаналоговым преобразоваяепеы 10 в аналоговое, напряжение; подаваемое на второй управлякяций . вход интеграторов 3-1,...,3-п, и изменяет постоянную времени интеграторов, например, за счет изменения сопротивления канала полевого транзистора.

Счетные импульсы, поступающие на счетные входы счетчика 6 и счетчй1ка-делителя 11, формируются генератором 5 счетных импульсов. Так как необходимо минимизировать уход частоты импульсов генератора счетш с

импульсов всего лишь на протяжении

одного периода входного сигнала,

то жестких требований к стабильности

частоты генератора счетных импульсов не предъявляется.

По сравнению с известным устройством анализатор квазипериодических сигналов позволяет определять коэффициенты разложения в ряд Уолша.как периодических, так и квазипериодических сигналов, так как текущие значения этих коэффициентов формируются на протяжения лишь одного

периода повторения входного сигнала. Кроме того, разделение цепи входного сигнала и цепи синхронизации позволило значительно повысить точность работы устройства в .

20

Устройство было изготовлено на предприятии и применялось для анализа квазипериодического сигнала частотой порядка 1 кГц. При частоте следования импульсов генератора счет{шх импульсов 5 мГц ошибки в определении первых трех коэффициентов разложения входного сигнала в ояд Уолша не поевы- . шали 3%.

I

АНАЛИЗАТОР КВАЗИПЕРЙОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, coдepжaIЦtdi п параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умноясителя, регулируемого интегратора и регистратора, а также генератор счетных импульсов и.генератор функций Уолша, выводами подключенный к первьн входам умножителей всех каналов, вторые входы которых объединены и соединены с i выходом инвертора, а третьи объединенные входы соединены одновременно с входом инвертора и входом анализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно соединенные счетчик-делитель, блок памяти и схема сравнения, а также счетчик, генератор управлянщих сигналов и цифроаналоговый преобразователь, йходы которого соединены с соответствующими выходами блока памяти, а выход подключен к первьм управляющим входам регулируемых интеграторов всех каналов, при этом вторые входы схемы сравне-. ния подключены к выходам счетчика, первый вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов и одновременно к первому входу счетчика-делнтеля, второй вход ко- торого соединен с входом синхросигналов и связан с вторым входом счетчика, управляющим входом блока памяти и первьм входом генератора управляющих сигналов, выход схемы сравнения подключен одновременно к входу генератора функций Уолша, третьему входу счетчика и второму входу генератора управляющих сигналов, один выход которого соединен с вторыми управляющими входами регулируемых интеграторов всех каналов, а другойс управлякицими входами регистраторов этих каналов.