Устройство для вычисления спектра сигналов Советский патент 1988 года по МПК G06F17/10 

Вык.Г

(О

(Л

Вьл.Г

BblA.Z

со оо

00 00

со го

Запуси

Изобретение относится к анализаторам частотного спектра сигналов и может быть использовано для обработки сигналов.

Цель изобретения - упрощение устройства за счет увеличения верхней граничной частоты анализируемого .спектра.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит входной аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 1, блок 2

«Вх.З и «Вх.4 подаются сигналы с интег- ратов 7 и 8 данного устройства, а входы «Вх.1 и «Вх.2 служат для расширения функциональных возможностей устройства. Если входной сигнал UBX. действительный, на входы «Вх.1 и «Вх.2 подается нулевой, уровень напряжения. Если же входной сигнал комплексный вида UBX Z + jZj, для его обработки необходимы два предлагаемых устройства, каждое из которых обрарегистров памяти (входных отсчетов), гене- Ю батывает соответствующую квадратурную

раторы синусных 3 и косинусных 4 функций, умножители 5 и 6, интеграторы 7 и 8, функциональный преобразователь 9 вида

составляющую сигнала, и выходы «Вых.1 и «Вых.2 одного устройства подключаются соответственно к входам «Вх.1 и «Вх.2 другого устройства.

- V Y (где X - разность сигналов по Таким образом, функциональный преоб- г о ч/разователь 9 вычисляет модуль комплексК

-7 у 1 -р 1у

входам «Вх.4 и «Вх. Y - сумма сигналов по входам «Вх.Ь и «Вх.З), выходной АЦП 10, генератор 11 тактовых импульсов (ГТИ), синхронизатор 12 и коммутатор 13.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу «Запуск, поступающему на синхронизатор 12, обнуляются интеграторы 7 и 8 и разрешается запоминание выборок входного сигнала Uex с АЦП 1 в блок 2 регистров входных отсчетов. Одновременно синхронизатор 12 подключает через коммутатор 13 входной сигнал UBX к входу интегратора 8. С выхода интегратора 8 сигнал через функциональный преобразователь 9 поступает на АЦП 10, где преобразуется в

ного числа

V(n) Х(п) + j,(n), где V(n) - п-я гармоника входного сигнала; Х(п) - действительная часть:

X(n)|(Zan) Z.(n)sin) Y(n) - мнимая часть; „ ,

Y (п) 2 (Zs(n) (n) sin 1

2пп

25

Выход функционального преобразователя 9 соединен с входом АЦП 10, который с частотой f2/N (где fa - частота выборки значений из блока 2 регистров входных отсчетов) преобразует сигнал с выхода функционального преобразователя 9 в цифроцифровой код. Этот код поступает на выход о код. Полученный цифровой код пред«Вых.З устройства в качестве нулевой гармоники входного сигнала.

После запоминания N отсчетов входного сигнала и вычисления нулевой .гармоники синхронизатор 12 переключает коммутатор 13 и подключает к входу интегратора 8 выход умножителя 6. Одновременно с этим синхронизатор формирует адрес для выборки из блока 2 регистров входных отсчетов первого значения и управляющий код а (зависящий от номера выбираемого значения) для формирования в генераторах синусной 3 и косинусной 4 функции соответствующих значений sin а и cos ос. Цифровой код из блока 2 регистров входных отсчетов поступает на умножители 5 и 6, с которых входной отсчет, умноженный на соответствующие значения синуса и косинуса, поступает на интеграторы 7 и 8. Таким образом, после выборки из блока 2 регистров входных отсчетов значений на выходах «ВыхЛ и «Вых.2 устройства находятся сигналы, пропорциональные значениям

H-L2лКп

g(K)sinи2X(K)cosЖn

ставляет собой значение соответствующей гармоники входного сигнала и поступает на выход «Вых.З устройства. После этого синхронизатор 12 обнуляет интеграторы, и начинается процесс вычисления следующей

ос гармоники. Время вычислений зависит от частоты дискретизации входного сигнала fi, от частоты выборки значений входного сигнала из памяти fz, от числа вычисляемых гармоник и от числа точек, по которым ведется вычисление N.

40 Основное влияние на время преобразования оказывает частота (при прочих равных условиях), которая определяется быстродействием устройства памяти. Частота fi выбирается из соображений требуемой верхней граничной частоты анализа.

45

Формула изобретения

N

Устройство для вычисления спектра сигналов, содержащее генератор косинусной функции, генератор синусной функции, первый аналого-цифровой преобразователь, первый и второй умножители, синхронизатор и генератор тактовых импульсов, первый выход которого подключен к тактовому входу синхронизатора, первый выход которо- 55 го подключен к входам аргумента генератора синусных функций и генератора косинусных функций, выходы которых подключены к первых входам соответственно перС выхода интеграто )ов сигналы поступают на функциональный преобразователь 9, который имеет четыре входа. На входы

«Вх.З и «Вх.4 подаются сигналы с интег- ратов 7 и 8 данного устройства, а входы «Вх.1 и «Вх.2 служат для расширения функциональных возможностей устройства. Если входной сигнал UBX. действительный, на входы «Вх.1 и «Вх.2 подается нулевой, уровень напряжения. Если же входной сигнал комплексный вида UBX Z + jZj, для его обработки необходимы два предлагаемых устройства, каждое из которых обрабатывает соответствующую квадратурную

ного числа

V(n) Х(п) + j,(n), где V(n) - п-я гармоника входного сигнала; Х(п) - действительная часть:

X(n)|(Zan) Z.(n)sin) Y(n) - мнимая часть; „ ,

Y (п) 2 (Zs(n) (n) sin 1

2пп

25

Выход функционального преобразователя 9 соединен с входом АЦП 10, который с частотой f2/N (где fa - частота выборки значений из блока 2 регистров входных отсчетов) преобразует сигнал с выхода функционального преобразователя 9 в цифро о код. Полученный цифровой код пред о код. Полученный цифровой код представляет собой значение соответствующей гармоники входного сигнала и поступает на выход «Вых.З устройства. После этого синхронизатор 12 обнуляет интеграторы, и начинается процесс вычисления следующей

ос гармоники. Время вычислений зависит от частоты дискретизации входного сигнала fi, от частоты выборки значений входного сигнала из памяти fz, от числа вычисляемых гармоник и от числа точек, по которым ведется вычисление N.

0 Основное влияние на время преобразования оказывает частота (при прочих равных условиях), которая определяется быстродействием устройства памяти. Частота fi выбирается из соображений требуемой верхней граничной частоты анализа.

5

Формула изобретения

Устройство для вычисления спектра сигналов, содержащее генератор косинусной функции, генератор синусной функции, первый аналого-цифровой преобразователь, первый и второй умножители, синхронизатор и генератор тактовых импульсов, первый выход которого подключен к тактовому входу синхронизатора, первый выход которо- 5 го подключен к входам аргумента генератора синусных функций и генератора косинусных функций, выходы которых подключены к первых входам соответственно первого и второго умножителей, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого является выходом модуля гармоники устройства, входом запуска которого является вход запуска синхронизатора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит первый и второй интеграторы, коммутатор, блок регистров, второй аналого-цифровой преобразователь и функцио- на льнь1Й преобразователь входа KNVp(p-f -fXs) + (Xs - Х4) (где К - контран- та, N - размер преобразователя), выход которого подключен к информационному входу первого аналого-цифрового преобразователя, выход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу блока регистров, выход которого подключен к вторым входам первого и второго умножителей, выходы которых подключены соответственно к информационному входу первого интегратора и первому информационному входу коммутатора, второй информационный .вход которого соединен с ин0

формационным входом второго аналого-цифрового преобразователя и является информационным входом устройства, выход первого интегратора является выходом реальной части гармоники устройства и подключен к входу аргумента Хз функционального преоб- разователя вида Хз)-+ (Хг-Х4) входы аргументов Xi и Х2 которого, являются входами задания соответственно первого и второго коэффициентов устройства, выход коммутатора подключен к информационному входу второго интегратора, выход которого является выходом мнимой части гармоники устройства и подключен к входу аргумента Х4 функционального преобразовате5 ля вида (X,-fX3) +(X2-Х), второй выход синхронизатора подключен к управляющему входу коммутатора, третий выход синхронизатора подключен к входам обнуления первого и второго интеграторов, четвертый выход синхронизатора подключен к

0 тактовому входу блока регистров, а третий выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу второго аналого-цифрового преобразователя.

Изобретение относится к анализаторам частотного спектра сигналов и может быть использовано для обработки сигналов. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что в состав устройства входят аналого-цифровой преобразователь 1, блок регистров 2, генераторы синусных и косинусных функций 3 и 4, умножители 5 и 6, интеграторы 7 и 8, функциональный преобразователь 9 вида K/NVX--fY (rfle К - константа, N - размер преобразования), аналого-цифровой преобразователь 10, генератор тактовых импульсов 11, синхронизатор 12, коммутатор 13 и соответствующие связи между узлами устройства. 1 ил.