Аналого-цифровой анализатор спектра Советский патент 1991 года по МПК G01R23/16 

О5

со

С5 J

оо

31636787

Изобретение относится к электро--

ра

измерительной технике и может быть использовано в области спектрального анализа детерминированных электрических сигналов в радиотехнике, акустике и технике связи.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем исключения одного измерительного канала.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит предварительный усилитель 1, цифроаналоговый перемножитель 2, умножитель 3 частоты, генератор 4 опорных колебаний, первый формирователь 5 импульсов, интегратор 6, второй формирователь 7 импульсов, счетчик 8, аналого-цифровой преобразователь (А1Щ) 9, реверсивный счетчик 10, первый блок 11 сравнения, регистр 12 памяти, второй блок 13 сравнения.

Вход предварительного усилителя 1 является информационным входом устройства, а его выход соединен с аналоговым входом цифроаналогового перемножителя 2, выход которого подключен к входу интегратора 6, а цифровые входы - к выходам цифрового генератора 4 опорных колебаний. Тактовый Вход генератора 4 соединен с тактовым входом счетчика 8 и с вы- ходом умножителя 3 частоты, вход которого является синхронизирующим входом устройства и соединен с входом первого формирователя 5 импульсов. Выход интегратора 6 соединен с входом АЦП 9, выходы которого являются амплитудными выходами устройства и подключены к входам второго блока 13 сравнения и регистра 12 памяти, выходы которого соединены с вторыми входами блока 13 сравнения . Выходы блока 13 сравнения подключены к управляющим входам реверсивного счетчика 10, тактовый вход которого через второй формирователь 7 импульсов соединен с выходом генератора 4 Выходы реверсивного счетчика 10 и счетчика 8 соединены входами первого блока 11 сравнения, выход которой подключен к обнуляющему входу генератора 4. Выход формирователя 5 соединен с обнуляющим входом счетчика 8 и с управляющим входом регистра 12.

Устройство работает следующим образом.

Принцип действия анализатора ос- j новая на поиске максимального значения амплитуды k-й гармонической составляющей спектра анализируемого сигнала путем изменения фазы опорного колебания относительно синхровизирующего сигнала.

Исследуемый детерминированный процесс x(t) поступает после нормирования по уровню предварительным усилителем 1 на вход цифроаналого5 вого перемножителя 2, на цифровой вход которого подается код опорного гармонического колебания cos(kЈ0t4p) , где k - номер гармонической составляющей спектра сигнала; (| - те0 кущее значение фазового сдвига опорного сигнала относительно синхросигнала.

На выходе интегратора 6 формируется напряжение вида

5 21

С YJ x(t)cos(kOOt-C|)dt, (1)

о где Т - период синхросигнала.

АЦП 9 преобразует напряжение ин0 тегратора в цифровую форму. В конце периода синхронизации информация с АЦП запоминается в регистре 12.Блок 12 сравнения осуществляет сравнение вновь полученной информации с АЦП с

$ предыдущей, хранящейся в регистре 12. В случае, если новое значение информации с АЦП больше предыдущего, блок сравнения сохраняет предыдущий режим реверсивного счетчика 10. Если

0. новое значение выходной информации КЩ меньше предыдущего, реверсивный счетчик меняет направление своего i счета. Тактовый вход реверсивного счетчика подключен через формирова-

5 тель 7 к выходу генератора 4, на

котором имеется сигнал периода опорного напряжения. В результате, после анализа новой информации АЦП код реверсивного счетчика меняет0 ся на единицу младшего разряда в сторону увеличения кода АЦП.Одновременно значение кода реверсивного счетчика сравнивается блоком 11 сравнения с значением кода счетчика

5 8, который имеет такой же пересчет, как и генератор 4 опорных колебаний . но находится в фазе с синхросигналом за счет связи его обнуляющего входа с синхровходом через

формирователь 5. Фаза опорного ко- лебания пропорциональна показаниям реверсивного счетчика, поскольку обнуляющий вход генератора 4 соединен с выходом блока 11 сравнения.

Таким образом, из структуры видн что система автоматического регулирования заявленного устройства приводит к установлению показаний реверсивного счетчика 10, при которых на выходе АЦП - максимальный код, при этом на выходах АЦП и реверсивного счетчика присутствуют коды, пропорциональные амплитудному и фазовому значению вектора k-й гармоники спектра исследуемого процесса.

Преобразуя выражение (1), можно выделить независимые от времени функции аргумента (

с cosCf) -fx(t)coskandtj +

|

Г)

x(t)sinkCOt dt

(2)

В квадратных скобках выражения (2) записаны известные соотношения для квадратурных коэффициентов разложения в ряд Фурье

т

а x(t)coskQ)t dt, о

1 Ъ x(t)sinkQt dt .

(3)

Заменяя в (2) выражения ках, можно получить

с acosq + bsinCf, Найдем условие максимума

c(q)

asinCf - bcosCf

cosi-P sintp а

-q, откуда

Из выражения (5) .следует, что

Ъ

cosCP

q

Ф

+ Ь

1Г

sin

tf

л|а2 + Ъ2 (6)

Подставляя (6) в (5) можно полуить

Махе

-i

+ bz

(7)

того, из выражения (5) можно

Ч

arete - а

(8)

Выражения (7) и (8) полностью соответствуют соотношению между значениями координат вектора в ортогональной и полярной системах координат. Таким образом, описанный алгоритм приводит к нахождению полярных координат вектора гармоники, которые снимаются с выходов АЦП и реверсивного счетчика в цифровом виде.

Формула изобретения

20

25

30

Аналого-цифровой анализатор спектра , содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель,вход которого соединен с входом устройства, цифроаналоговый перемножитель и интегратор, причем цифровые входы иифроана- логового перемножителя соединены с выходами генератора опорных колебаний, тактовый вход которого подключен к тактовому входу счетчика и к выходу умножителя частоты, синхронизирующий вход устройства через первый формирователь импульсов подключен к обнуляющему входу счетчика, а также к входу умножителя частоты, цифровые выходы счетчика чепез блок сравнения подключены к обнуляющему входу генератора опорных колебаний, причем вторые входы блока сравнения соединены с фазовыми выходами устройства и соединены с цифровыми выходами реверсивного счетчика, тактовый вход которого через второй формирователь импульсов подключен к выходу генератора опорных колебаний, и ана5 лого-цифровой преобразователь, о т- л и чающийся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него дополнительно введены второй блок сравнения и регистр памяти,

0 информационные входы которого соединены с амплитудными выходами устройства и подключены к выходам аналого- цифрового преобразователя и к Цеп- i ным влидам второго блока сравнения,

5 вторые входы которого соединены с

выходами регистра памяти, а выходы - второго блока сравнения подключены к управляющим входам реверсивного счетчика, вход аналого-цифрового

5

0

716367878

преобразователя соединен с выходом гистра памяти подключен к выходу интегратора, а управляющий вход ре- первого формирователя импульсов.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в области спектрального анализа детерминированных электрических сигналов в радиотехнике. Цель изобретения - повышение надежности устройства путем исключения одного измерительного канала - достигается введением второго блока сравнения 13 и регистра памяти 12. Устройство также содержит предварительный усилитель 1, цифро- аналоговый перемножитель 2, умножитель частоты 3, генератор опорных колебаний 4, первый формирователь импульсов 5, интегратор 6, второй формирователь импульсов 7, счетчик 8, аналого-цифровой преобразователь 9, реверсивный счетчик 10 и первый блок сравнения 11. 1 ил.I