Однородный спектрокоррелометр Советский патент 1986 года по МПК G01R23/16 

ся одновременное формирование спектральной функции с первой ординатой О до -г- - 1 и с последней (N-1)

N до у на интервале ее разложения.

Спектрокоррелометр содержит блок 1 согласования, амплитудно-импульсный преобразователь 2 и формирователь 3 знака, блок 4 синхронизации, множи- тельйо-распределительные ячейки i

Изобретение относится к специа- .лизированным средствам измерительной техники, предназначенным для исследований спектрально-временных характеристик сигналов, например, в радиофизике, технике связи, океанологии .

Целью изобретения является увеличение быстродействия анализа и упрощение устройства путем использования симметрии гармонических функций относительно середины интервала разN .

ложения у , благодаря чему реализуется одновременное формирование спектральной функции с первой ординатой О до (Й--1) и с последней (N-1)

N 2 . до «- на интервале ее разложения.

На фиг. 1 представлена структурная схема однородного спектрокорре- лометра} на фиг. 2 - временные диаграммы: а) формирования выборок входного сигнала; б) распределенз1я отсчетов cos-функции с начала и конца блока накапливания для первой и в) для второй частоты (ход распределения показан стрелками); г) результат формирования оценки спектра.

Однородньй Спектрокоррелометр содержит блок 1 согласования, выходы которого подключены к входам соответственно амплитудно-импульсного преобразователя 2 и формирователя 3 знака, а управлякяций вход соединен с первым выводом блока 4 синхронизации, множительно-распределительные ячейки 5.0-5.(т- -1) первой груп5.0-5.(|--1) и6.1-6.{з|-) соответветственно первой и второй групп, элементы И 7 и 9, элементы ИЛИ 8, 10 и 29, триггер 11, элементы 12, 28 и 30 задержки, счетчик 13 частоты и счетчик 14 ординат, дешифратор 16, коммутатор 17 опроса, ключи 18, 20-23, 25 и блок 32 накопителей. . 2 ил.

пы и ячейки 6.1 -6 . (3 т- ) второй

группы, первый элемент И 7, элемент ИЛИ 8, второй элемент И 9, элемент

ИЛИ 10, триггер П, первый элемент 2 задержки. Выходы счетчика 13 частоты и счетчика 14 ординат подключены к входам формирователя 15 адреса, адресный выход которого через

дешифратор 16 подключен к управляющему входу коммутатора 17 опроса, а знаковый выход - к управляющему входу формирователя .3 знака. Множи- тельно-распредалительные ячейки 5

первой группы состоят из ключа 18, регистра 19, ключей 20-23.

Множительно-распрёделительные ячейки 6 второй группы содержат регистр 24 и ключ 25, выход которого

соединен с выходом соответствующего распределительного ключа 26. Инфор- мационньй вход первого распределительного регистра 27 соединен с первым выходом блока синхронизации.

Выход второго элемента 28 задержки соединен с входом третьего элемента ИЛИ 29. Выход третьего элемента 30 задержки подключен к информационному входу второго распределительного регистра; 31. тр выходов каждого

регистра 27 и 31 подключены к управляющим входам соответствующих распределительных ключей 26, выходы которых подключены к входам блока

32 накопителей.

Однородный Спектрокоррелометр работает следующим образом.

Перед началом вычисления корре- 40 ляционной функции R(t) счетчики 13

и 14 установлены в нулевое состояние. В формирователе 3 знака, содержащем усилитель с и инвертор с К -1, соединенные через-переключатель с выходом, установлен коэффициент передачи , Ключи 18 и 20 установлены в первое положение (нижнее на фиг. 1), Ключи 22 и 26 разомкнуты.

При запуске блока 4 синхронизации с его первого выхода поступают тактовые импульсы требуемой частоты дискретизации lMt (задаваемой делителем частоты в блоке 4). Первый тактовый импульс поступает через элемент ИЛИ 10 на вход триггера 11, устанавливая его в состояние, при котором открыто прохождение импульсов через первьй элемент И 7 на выход с9 . А на третьем выходе Q блока 4 синхронизации установлено постоянное запрещающее напряжение (например, подключенное через переключатель от источника питания), благодаря чему второй элемент И 9 закрывается, предотвращая повторное сраба- тьшание триггера 11 в режиме R(i )

При вычислении R(t) по алгоритму Стильеса выполняются следующие преобразования: исследуемые сигналы X(t) иy(t) подаются на входы блока 1 согласования, с первого выхода которого сигнал y(nut) в дискретной форме поступает на информационный вход амплитудно-импульсного преобразователя 2, а с второго выхода через формирователь 3 знака в непре- рьшной форме поступает на второй вход одновременно всех множительно- распределительных ячеек 5 и 6.

В амплитудно-импульсном преобразователе 2 амплитуды отсчетов сигнала у(n&t)-преобразуются в пачки коротких импульсов 1, - количеством импульсов, пропорциональным амплитуде соответствующего отсчета сигналов. Пачки импульсов 1 поступают далее на первый вход ключа 18 мно- жительно-распределительной ячейки 5.0 и через регистр 19 подаются в следующие ячейки 5.1, 5.2,...,

с /N ,

5. C-T-V-I) и далее в последовательно

соединенные регистры 24 ячеек 6.1, 6.2,...6.(3 г- ). По мере передвижения пачек импульсов в регистрах 19 и 24 они одновременно поступают на управляющие входы ключей 21 и 25:

2I99774

каждый короткий импульс из пачки импульсов короткое время от- крьшает соответствующие ключи 21 и 25, осуществляя выборку из непрерыв- с ного сигнала X(t).

Такая дельта-модуляция осуществляется одновременно во всех N мно- жительно-распределительных ячейках спектрокоррелометра, после чего эти Q выборки с выходов, ключей 23 и 25 поступают на входы блока 32 накопи- телей, формируя в N накопителях соответствующие ординаты R(qu i) корреляционной функции в реальном масш- )5 табе времени.

Перед измерением оценки спектра

Л

S(f) на вход Q элемента И 9 подается разрешающий уровень напряжения, а в

N ячейках 5.0-5.( 7 1) ключи 18 и 20

устанавливаются во второе положение, подключая информационные входы регистров 19п к соответствующим п-м выходам коммутатора 17. Ключи 22 постоянно открыты, а ключи 23 постоянно закрыты в этом режиме измерений. Элементы 12 и 28 задержки имеют время задержки несколько больше времени формирования адреса в формирователе 15 адреса.

Исследуемый сигнал X(t) подается на вход блока 1 согласования, в котором производится дискретизация и запоминание отсчета ), который через формирователь 3 знака

считывается на второй вход множитель- но-распределительных ячеек 5п. Од- .новременно первый тактовый импульс с выхода блока 4 синхронизации устанавливает в счетчике I3 частоты

код , а в счетчике 14 ординат остается код , вследствие чего в формирователе 15 адреса образуется код адреса , т.е. дешифратор 16 открывает ключ О в коммутаторе 17; импульс начальной установки I через элемент 28 задержки и элемент ИЛИ 29 поступает в коммутатор 17 и с его открытого выхода О - на вход ячейки 5.0.

Благодаря этому тактовые управляющие импульсы S поступают на управляющие входы регистр1ов 19, а единичный импульс 1 через третий вход ячейки 5.0 и ключ 18 - на информационный вход регистра 19. Каждый тактовьСй импульс продвигает еди- ничный импульс 1 в следующую элементарную ячейку сдвига регистра 19.

В результате этого после К-го тактового импульса импульс 1 поступает на К-й отвод регистра 19, который является его вторым выходом, соединенным с входом О элемента ИЛИ 7 .

Одновременно тактовые импульсы через ключ 20 поступают на управляющий вход ключа 21, с выхода которого дельта-модулированные короткие импульсы амплитуды, равной X(lut), поступают далее через ключ 22 на распределительную шину. Так как в первом такте работы импульс 1 поступил на вход распределительного регистра 27 и элемента 30 задержки, то открыт один распределительный клю 26.0, через который поток импульсов поступает на вход О блока 32 накопителей, а импульс с выхода элемента ИЛИ 8 через элемент И 9 устанавливает счетчик 14 в состояние в формирователе 15 формируется код произведения , благодаря чему открьюается вход 1 в коммутаторе 17 опроса, а вход О закрывается. Этим завершается первая циркуляция () микроимпульсов, эквивах ентная умножению отсчета сигнала X(lut) на отсчет с номером О гармонической функции cos (фиг. 2 б)

При второй циркуляции () к выходу 1 коммутатора 17 подключен вход регистра 19 множительно-рас- пределительной ячейки 5.1, а на информационный вход коммутатора I7 с выхода элемента 12 задержки через элемент ИЛИ 29 поступает единичный импульс. Далее он поступает на вход ячейки 5.1. Продвижение этого импульса в регистре 19 ячейки 5.1 осуществляется при помощи тактовых импульсов «У , а дельта-модулированные импульсы, сформированные на выходе ключа 21 ячейки 5.1, через ключ 22 поступают на входы распределителных ключей 26.п. Так как при этом регистры 27 и 29 открьшают соответственно ключи 26.1 и 26(N-1), то дел та-модулированные импульсы с выхода ключа 22 ячейки 5.1 одновременно подаются на входы 1 и (N-1) блока 32 накопителей. Накапливание прекращается при сдвиге единичного импульса в регистре 19 до (k-$)-ro отвода, с которого поступает на первы вход элемент ИЖ 8 и через элемент И 9 - на второй вход триггера 11,

0

5

0

5

0

триггер 11 опрокидывается, запрещая прохождение управляющих импульсов через элемент И 7 на управляющие входы регистров 19 и 24 множи- тельно-распределительных ячеек. Завершение этой циркуляции эквивалентно умножению отсчета X(lAt) на отсчет с номером 1 функции cos (фиг. 2 б). Одновременно импульс с выхода элемента И 9 поступает на вход счетчика 14 ординат-, устанавливая код .

После циркуляции в накопителях блока 32 будет сформировано произведение отсчета сигнала X(l At) на N отсчетов cos-функции на периоде разложения 2ТГ (фиг. 2) . При этом результаты дельта-модуляции в каждой

N из -т- множительно-распределительных

ячеек 5.П распределяются регистрами 27 и 31 через общую распределительную шину одновременно на два накопителя п и (N-n-1) блока 32 (в отличие от известного устройства, имеющего поочередное распределение от О до (N-1) накопителей).

Аналогично осуществляются преобразования для второго отсчета входного сигнала X(2At), но так как в счетчике 13 частоты при этом установлен код , то на выходе формирователя 15 адреса образуется ряд адресов А,, -с шагом изменения (опроса ячеек 5.п) и соответствующим изменением знака SgnA (фиг.2в) Вследствие этого дельта-модулированные отсчеты образуются на выходах ключей 21 ячеек 5.0,3.2,5.4,... и т.д. (что эквивалентно формированию функции X,COSU).) и распределяются регистрами 27 и 31 по тактовым импульсам одновременно с О

N до ( у -1) входа и с (N-1)

до

(-) 2

входа блока 32. В результате этого отс четы поступают одновременно в два накопителя блока 32 (фиг. 2в). Благодаря этому время формирования и распределения функции x. совиЗ в накопители блока 32 в два раза меньше, чем при последовательной процедуре в известном анализаторе.

Аналогичные преобразования осуществляются для каждого последующего отсчета ,4...,N входного сигнала. Процедура обработки производится при этом в соответствующих ячейках

5.П с распределением отсчетов в накопители п и (N-n-I) блока 32 одновременно, где номер п задается формирователем 15 адреса с использованием кодов q и п, содержащихся соответственно в счетчике 13 частоты и в счетчике 14 ординаты (при формировании ординат функций Хд cos u)t) . Шаг адресов в каждом цикле преобразваний Л , а знак cos-функций задается с второго выхода (Sgn) формирователя 15 адреса, в результате чего после окончания обработки сигнала на всем интервале анализа в блоке 30 накопителей будет накоплена сумма, описываемая выражением л N

p(f)- .

N-1 P;0 hu,

i h 0

1де P - номер перехода гармоническо

функции через нулевой уровень, определяющий полярность сигнала с выхода формирователя знака;

шаг дискретизации cos-функций и результата измерений спектра (фиг. 2г).

Формула изобретения

Однородный спектрокоррелометр, содержащий последовательно соединенные блок согласования, входы которого соединены с входами спектрокорре- лометра, амплитудно-импульсный преNобразователь, т- множительно-распределительных ячеек первой группы и

,N

3 множительнр-распределительных ячеек второй группы, а также формирователь знака, вход которого соединен с вторьм выходом блока согласования, а выход - с вторыми входами множительно-распределительных ячеек, блок синхронизации, первый вход которого подключен к входам счетчика частоты и первого распределитель - ного регистра и управляющему входу блока согласования, второй вход блока синхронизации соединен с управляющим входом амплитудно-импульсного преобразователя и первым входом первого элемента И, а третий вход подг- ключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с последовательно под

2199778

ключенными триггером и первым элементом И, последовательно соединенные счетчик ординат, формирователь адреса, дешифратор, коммутатор опро- са, выходы которого соединены с

третьими входами множительно-распре- делительных ячеек первой группы, а вход счетчика ординат соединен с выходом второго элемента И и входом

0 первого элемента задержки, вторые выходы множительно-распределитель- ных ячеек первой группы соединены G входами первого элемента ИЛИ, Третьи выходы объединены и через

15 N распределительньк ключей соединены с N входами блока накопителей, выход которого является выходом

N спектрокоррелометра, первые j- вхо

дов блока накопителей соединены так же с четвертыми входами соответствующих множительно-распределительных ячеек первой группы, а остальные

„N

3т- входов - с вторыми выходами мно

жительно-распределительных ячеек второй группы, в множительно-распределительных ячейках первой группы между третьим входом и первым выходом включены последовательно соединенные первый ключ и первый регистр, информационный выход которого соединен с вторым выходом множительно-распреде- лительной ячейки первой группы, а управляющий вход - с выходом первого элемента И и через второй ключ с управляющим входом третьего ключа, выход которого через четвертый и пятый ключи подключен соответственно

к третьему и четвертому выходам мно-

жительно-распределительной ячейки первой группы, первый вход которой соединен с вторыми входами первого и второго ключей, а второй вход - с входом третьего ключа, в множительно-распределительных ячейках второй группы между первыми входом и выходом включен второй регистр, управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента И, а вторые вход и выход указанной ячейки соединены через ключ, управлякиций вход которого подключен к первому входу множительно-распределительных ячеек второй группы, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй элемент задержки, второй и третий элементы ИЛИ и последовательно соединенные третий элемент задержки и второй распределительный регистр, причем выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом триггера, а его первый вход и входы второго и третьего элементов задержк подключены к первому выходу блока синхронизации, выход первого элемей- та задержки соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, первый вход последнего подключен к выходу второго элемента задержки, а выход соединен с информационным входом коммутатора опроса, выход второго элемента И соединен с управляющими входами первого и второго распределительных регист N

ров, при этом у выходов первого

из них подключены к управляющим вхоNдам первых распределительных клю10 N

чей, а у выходов второго распределительного регистра - к входам посNледних у распределительных ключей.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для-исследования спектрально- временных характеристик сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия анализа и упрощение спект- рокоррелометра за счет использования симметрии гармонических функций относительно середины интервала раэN ложения у , благодаря чему реализует У (Л 1C со м | g /(() Фи.1

Заказ 1319/53 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПШ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4