Анализатор обобщенного энергетического спектра Советский патент 1986 года по МПК G01R23/00 

112

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для спектрального анализа случайных сигналов .

Цель изобретения - повьшение точности анализа и упрощение устройства Эта цель достигается тем, что выделение спектральных составляющих осуществляется непосредственно по выходным сигналам коррелятора без обработки их спецпроцессором БПФ или другим преобразователем Фурье, которые вносят значительные погрешности. Адаптивный характер обработки корреляционной функции в предлагаемом устройстве не требует формирования специальных весовых функций, которые вносят в измерения погрешности.

В предлагаемом устройстве используют не блок вычисления спектра и Генератор опорных сигналов, а цифровой фильтр первого порядка, который существенно проще по структуре и обЪ му оборудования.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Анализатор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, счетчик 2,регистр 3, блок 4 задержки, умножитель 5, сумматор 6, делитель 7, первый блок 8 памяти, первый блок 9 управления, второй сумматор 10, блок 11 извлечения корня квадратного, второй делитель 12, третий блок 13 памяти, второй блок 14 управления, третий сумматор 15J второй умножитель 16, второй блок 17 памяти, третий блок 18 управления и тактовый генератор 19

-V- х. .

Анализатор работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 1 (вход всего устройства), с выхода которого последовательность дискретизирован- ных по времени и уровню отсчетов сигналов поступает на входы регистра 3 и через него в блок 4 задержки,выход которого, как и выход регистра, 3,соединен с входом умножителя 5, выходное напряжение которого последова- тельно накапливается в сумматоре 6 и нормализуется выходным напряжением счетчика 2-в делителе 7.

Блок 4 задержки представляет собой запоминающее устройство с мест- ньм устройством управления, осуществляющее согласование частотного диапазона входного сигнала и скорости об543 2

работки, а общая длина задержки задается областью, для которой измеряется корреляционная функция. Работа всех упомянутых блоков, как и всего

спектроанализатора, определяется тактовым генератором 19, осуществляющим потактовую и циклическую синхронизацию функционирования всей схемы и выдачу сигналов для установки на0 чальных режимов блоков. Совокупность блоков 1-7 по своему функциональному назначению адекватна коррелятору, который измеряет корреляционную функцию (КФ) входного сигнала, Rt(r),

5 где г - временной сдвиг; t - момент измерения КФ.

Напряжение, пропорциональное этой функции, с выхода делителя 7 записывается в блок 8 памяти.

0 Работа блока 8 управляется по сигналам блока 9 управления (как блоки 13 и 17 памяти имеют свои блоки 14 и 18 управления). Блоки управления обеспечивают формирование адресов

5 для записи и считывания сигналов.Считываемые из блока 8 кодовые сигналы подаются на второй сумматор 10, на второй вход которого поступают напряжения с блока 13. В начальный момент

0 времени, т.е. в начале цикла, выходное напряжение, считываемое из блока 13, представляет собой кодовый сигнал нуля. Для измерения спектральных составляющих из напряжения Rt(r), посту5 пающего на вход второго сумматора, вычитается напряжение Rt (т), равное сумме напряжений спектральных гармоник Sp(i), выделенных в предьщущие моменты работы устройства с опреде, ленны1-ш весами St(i). Здесь i - текущий отсчет значения сигнала, k 0,1...п.

Напряжение (г) формируется из напряжений спектральных составляющих, которые считьшаются из второго блока 17 памяти, перемножаются во втором умножителе 16 и суммируются в Третьем сумматоре 15. Выходное напряжение третьего блока 13 памяти, поступающее в сумматор 10, замыкает контур обратной связи, поставленный блоками 10-13, при помощи которого реализуется рекурентная процедура выделения спектральных составляющих.

5 Остаточное напряжение Rt(r) ) с выхода блока 10 фактически определяет текущую гармонику обобщенного спектра S(k). В качестве

0

нормировочного напряжения выбирается напряжение, равное корню квадратному из остаточного напряжения.

Выходы сумматора 10 коммутируются поочередно на вход блока 11 извлече- НИН корня квадратного и на вход второго делителя 12 так, что во второй блок 17 памяти поступают напряжения спектральных составляющих спектральной плотности мощности.

Таким образом, в предлагаемом устройстве система ортогональных функций формируется непосредственно по самому входному сигналу, что обеспечивает адаптивную процедуру спект- рального анализа с высокой точностью Кроме того, предлагаемый принцип построения анализатора позволяет его упростить за счет исключения генераторов функций и вычислителей. ,

Формула изобретения

Анализатор обобщенного энергетического спектра, содержащий поеледо- вательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, регистр, блок задержки, умножитель, сумматор и дег литель, а также счетчик и тактовый генератор, при этом второй выход ре- гистра подключен к второму входу умножителя, второй выход аналого-цифрового преобразователя через счетчик подключен к второму входу делителя.

Редактор М. Петрова Заказ 4913/43

Составитель А. Орлов Техред М.Ходанич

Корректор

Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

а управляющие входы аналого-цифрового преобразователя, регистра и делителя связаны с первым выходом тактового генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введены последовательно соединенные первый блрк памяти, второй сумматор, блок извлечения корня квадратного,,второй делитель, второй бло памяти, второй умножитель, третий .сумматор и третий блок памяти, а также три блока управления, входы двух из которых связаны соответственно с первым и вторым и с вторым и восьмым выходами тактового генератора, а входы третьего блока управления подключены к четвертому, пятому, Шестому и седьмому выходам тактового генератора, третий выход которого подключен к управляющему входу второго сумматора, при этом выход первого блока управления подключен к управляющему входу Первого блока управления, выход второго блока памяти подключен к управлякщему входу треть его блока памяти, а щлход третьего блока управления - к управля- юсдему входу второго блока памяти,второй выход третьего блока памяти подключен к второму входу третьего сумматора его третий выход подключен к второму входу второго сумматора, второй выход которого соединён с вторым входом второго делителя.

Корректор Л. Патай

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для спектрального анализа случай-. ных сигналов. Цель изобретения - повышение точности анализа и упрощение устройства - достигается выделением спектральных составляющих непосредственно по входным сигналам коррелятора без обработки их спецпроцессором или преобразователем Фурье, которые вносят значительные погрешности. Анализатор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, счетчик 2, регистр 3, блок 4 задержки, умножитель 5, сумматор 6, делитель 7, тактовый генератор 19. Для достижения поставленной цели в анализатор дополнительно введены блоки 8, 17 и 13 памяти, блоки 9, 14 и 18 управления, второй сумматор 10, блок 11 извлечения корня квадратного, второй делитель 12. Адаптивный характер обработки корреляционной функции в данном анализаторе не требует формирования специальных новых функций, которые вносят в измерение погрешность. 1 ил. Q $ (Л СП СП 4 00