Устройство для временного и спектрального анализа сигналов Советский патент 1993 года по МПК G06F15/332 

Изобретение относится к вычислительой технике и может быть использовано при оздании устройств цифровой обработки нформации в измерительных приборах и истемах.

Цель изобретения - расширение полоы анализируемых частот и повышение точности анализа.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для временного и спектраль- ного анализа сигналов; на фиг. 2 - временные диаграммы работы блока операивной памяти; на фиг. 3 -схема блока управления; на фиг. 4 - временные диаграммы работы блока управления.

Устройство содержит широкополосный усилитель 1, цифровой синтезатор 2 частоты, фазовые детекторы 3,4, фильтры 5,6 нижних частот, блок 7 управления, аналого-цифровые преобразователи 8,9, блоки 10.15дискретно- го преобразования Фурье(ДПФ), блок 11 опе- ративной памяти, блок 12 обратного. дискретного преобразования Фурье (ОДПФ), блок 13 постоянной памяти, перемножитель 14, генератор 16 тактовых импульсов,

Блок 7 управления (фиг. 3) включает в себя формирователь адреса, состоящий из элемента И 17 и счетчика 18 адреса, синхронизатор 19, второй формирователь адреса, состоящий из элемента И 20 и счетчика 2.1 адреса, а также регистр 22.

Устройство для временного и спектрального анализа сигналов работает следующим образом. На вход широкополосного усилителя 1 поступает исследуемый сигнал (фиг. 1). Затем усиленный сигнал преобразуется в квадратном преобразователе, состоящем из фазовых детекторов 3, 4 и фильтров нижних частот 5, 6. Квадратурный преобразователь вычисляет комплексную огибающую сигнала, которая после преобразования в аналого-цифровых преобразователях 8, 9 в цифровом виде поступает на реальный и мнимый входы блока 10 ДПФ. Данный блок производит N-точечиое ДПФ. С выхода блока 10 ДПФ N отсчетов дискретного спектра записываются в блок 11 оперативной памяти, который по команде блока 7 управления переводится в режим записи (фиг. 2). После записи всех спектральных отсчетов блок 11 переводится в режим считывания, при этом адресные сигналы формируются в блоке 7 так, что с выхода блока 11 считывается М отсчетов. Это достигается циклическим считыванием ячеек блока 11, при этом М спектральных отсчетов поступают На комплексный вход блока 12 ОДПФ, на выходе которого образуется М-точечная времен- ная последовательность. Данная

последовательность умножается на функцию окна, записанную в блоке 13 постоянной памяти, в перемножителе 14. С выхода перемножителя 14 M-точечная прследовательность поступает на первый выход устройства и на вход блока 15 ДПФ, с выхода которого информация поступает на второй выход устройства. С первого и второго выходов устройства информация может поступать на устройства индикации или на устройства обработки сигналов. Опорные сигналы для детекторов 4 формируются в цифровом синтезаторе 2 частоты. Генератор 16 тактовых импульсов формирует тактовые импульсы, необходимые для работы синтезатора и блока 7.

Работа блока начинается при поступлении на его вход сигнала Запуск SO (фиг. 3,- 4). Данный сигнал запускает синхронизатор

19 и открывает элемент И 20, При этом на вход счетчика 21 адреса поступают тактовые импульсы от генератора 16. На выходе счетчика 21 адреса образуется линейно возрастающий код, поступающий на адресный

вход блока 11. Переключение режимов работы блока 11 происходит по команде S2 синхронизатора 19. Включение счетчика 18 адреса производится сигналом S1 синхронизатора 19. Синхронный регистр 22 пред- назначен для стробирования кода частоты синтезатора 2. Емкость счетчика 18 адреса М. счетчика 21 адреса N.

Повышение точности и расширение полосы частот анализа сигналов достигается

за счет работы интерполятора, включающего в себя блок 10 ДПФ, блок 11, блок 12 ОДПФ, блок 13 и перемножитель 14. Интер- полятор позволяет перейти к повышенной частоте дискретизации сигнала с компенсацией эффекта наложения спектров. Рассмотрим процесс прохождения сигналов в интерполяторе. На вход блока 10 ДПФ поступает дискретная последовательность

(JN(K) XN(K) + JN(K),

где Хы(К) - N - точечная последовательность на выходе аналого-цифрового преобразователя 8;

YN(K)- N -точечная последовательность

на выходе аналого-цифрового преобразователя 9.

На выходе блока 10 ДПФ образуется NJ-точечная спектральная последовательность FN(n), которая связана со спектром

5 непрерывного сигнала F ш согласно выражению

FN(n) I F((n+m-N). (1)

m - oo |Ч

которого соединен с входом блока обратного дискретного преобразования Фурье, выход которого соединен с вторым входом перемножителя, выход которого является выходом частоты дискретизации устройства и соединен с информационным входом второго блока дискретного преобразования Фурье, выход которого является выходом дискретного спектра устройства, при этом второй выход блока управления соединен с информационным входом цифрового синтезатора частоты, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с адресным входом блока постоянной памяти и входом чтения-записи блока оперативной памяти, вход широкополосного усилителя является информационным входом устройства, пятый выход блока управления соединен с тактовыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первого и второго блоков дискретного преобразования Фурье, блока оперативной памяти и блока обратного дискретного преобразования Фурье, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовыми входами цифрового синтезатора частоты и блока управления, вход запуска и информационный входы которого подключены соответственно к входу запуска и входу задания кода частоты устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при создании устройств цифровой обработки информации в измерительных приборах и системах. Цель изобретения - расширение полосы анализируемых частот и повышение точности анализа. Устройство содержит широкополосный усилитель 1, цифровой синтезатор 2 частоты, фазовые детекторы 3, 4, фильтры 5, 6 нижних частот, блок 7 управления, аналого-цифровые преобразователи 8. 9 , блоки 10, 15 дискретного преобразования Фурье, блок 11 оперативной памяти, блок 12 обратного дискретного преобразования Фурье, блок 13 постоянной памяти, перемножитель 14, генератор 16 тактовых импульсов. Цель изобретения достигается благодаря применению интерполяций, компенсирующей эффект наложения спектров при дискретизации сигналов. 4 ил. о/ль/ СП С 16 Код Запуск чосто/ль/ И

о J /6 f to 12

1у

о г v e, f ю /г & /« if 20 22 гч ге t jy зг зч js зз to к w ю tf

r-

/7

Запуск

S

19

to

Код

частоты

22

Фиг.З

Редактор С. Кулакова

Составитель Ю. Ланцов

Техред М.МоргенталКорректор М. Ткач

#

Ыадреса

6/70/cafJ

S2 Упр. 3/ /C /5jt0xoff

2f

fodffdpeca

faoxffff

Ход син/77еза/т 0р0 /

Фиг.4