Аналого-цифровой спектроанализатор Советский патент 1977 года по МПК G01R23/00 

(54) АНАЛОГО-ЩЗДЮВОЙ СПЕКТЮАНАЛЮАТОР

1

Изобретение отноштся к информапионно-измерительной технике и преднаэаачеао дяя саект шьного анализа периЬдических и аеяериода еских процессов, таких как речевые сигналы, вибра ЯН1, производственные шумы и др.

Известен гармонический анализатор спектра сигналов, в состав которого входят фильтры, настроенные на частоты, кратные значению частоты основной гармоники исследуемого сигнала 1 .

Неработоспособность в условиях случайИых флуктуации частоты основной гармоники исследуемого сигнала, сложность аппаратуры и невозможность реализации на интегральных элементах являются недостатками такого устройства.

Известен спектроанализатор, основаниьш на реализации преобразования Фурье исследуемого сигнала средствами аналоговой техники 2.

Трудности аппаратурной реализащш преобразования Фурье и аналоговая форма .представления въвсодной информации являются недостатками устройства.

Известны также устройства, предназначенные дпя определения спектральных коэффициентсш по системе ортогональных функдай Уолша,принимающих значения ±1 31.

В них входной сигнал преобразуется в унитарный код, который затем подается на реверсивньш , направление счета которого задается (жгналахш генератора функций Уолша. В конда пертода анализируемого сигнала в счетвосе дет сформирован код определенного коэффшщекта Уоташ.

Недостатком устройства является необходимость дополнительного преобразования спектра Уолша в гармонический спектр, поскольку в большинстве случаев иитерпретацня спектра Уошш затруднена и необходимо знание гармонического спектра.

Цель предложения - расширение функциональных возможностей устройства и устранение недостатков.

Это достигается тем, что аналого-цифровой шектроанализатор, содержащий управляемый ключ, один вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а второй -свыходомсравнивакицего устройства, у которого один вход соединен с источником исследуемого сигнала, а второй- t генератором пилообразного напряжения, снабжен р идентичными каналами, каждый из которых содержит первый двоичньш счетчик, соединенный с логи ческой комбинадионнш схемой, выходы которсж

соединены через топические элементы И с последовательно включенными полусумматором и вторым счетчиком, а вторые входы элементов И соединены с третьим счетчиком. Причем, объединенные входы третьих счетчиков всех кана:7ов поданы на выход управляемого ключа, а объединенные входы пер-вых счетчиков - на выход блока синхронизации и на синхронизмруюидай вход генератора пилообразного налряжения, а вход блока синхронизации соединен с источником исследуемого сигнала.

№ фиг. I дана блок-схема анализатора для опрсделе1шя спектральных коэффициентов ; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства, где а - график временных выборок исследуемого сигнала, б - график последовательности импульсов с выхода блока синхро1шзации, в - график кодов отсчетов синусоиды, г - график кодов спектральных коэффициентов ЗкУстройство содержит Р идентичные каналы, каждый из которых состоит из двоичного счетчика 1, соедине1шого с логической комбинационной схемой 2. Вы.коды схемы 2 соединены через элементы ИЗ с последовательно включенными полусумматором 4 и счетчиком 5 импульсов- Вторые входы элементов 3 соединены с выходами счетчика 6. Объединенные входы счетчиков 1 всех каналов подключены к выходу блока 7 синхронизации а объединенные входы счетчиков 6 - к выходу ключа 8. Один вход этого ключа соединен с выходом генератора тактовых импульсов 9, а второй - с выходом сравнивающего устройства 10, один вход которого соединен с источником анализируемого сигнала 11 и со входом блока 7, а второй - с выходом генератора 12 вилообразного напряжения. Синхронизирующий йход генератора 12 соединен с выходом блока синхронизации 7.

Устройство работает следующим образом, (см.фиг. 2).

Анализируемый .сигнал S(t) преобразуется в последовательность временных интервалов аукм сравнения его с пилообразным напряжением, поступающим с генвратора 12. Эти интервалы заполняются импульсами генератора 9 (фиг. 2 а). В момент равенства исследуемого сигаала и пинообразного напряжения сравикваюшее устройство 10 выдает сигнал, запирающий ключ 8, и тем самым прекращается поступление импульсов генератора 9. Генератор пилообразного напряжения 12, работаюищй в гкдущем режиме, запускается импульсами блока синхронизации 7 (фиг. 25). Эти же синхрои шульсы приводят в действие счетчик 1, код которого задает номер отсчета синусоиды. Этот код поступает на вход схемы 2, на выходе которой формируются коды отсчетов синусоиды в последовательные моменты вреидани SinKwtn (к - номер канала спектроанализатора), (см.фиг. 2 в). Частота импульсов синхронизации л 2 раз (т - число разрядов счетчика 1) превыивет частоту основной гармоники исслеоде мого сигнала.

Полученные выборки исследуемого отгнала .

S(tn), представленные в виде числа импульсов,

поступают на вход счетчика 6, который совместно с

элементами И 3 и полусумматором 4 образуют цифроуправляемьш генератор функций Уолаи.

Пусть за время tp на вход счетчика 6 поступает S(tn) импульсов, а на выход полусумматора 4 выдается N(tn) импульсов. Тогда за время , соответствующее одному циклу заполжния счетчика 6, на выходе появляется N(T)i импульсов, где i - нормированная частота импульсов следования генерируемой функции cat (). ФункцинГ Уолша формируются на алгоритму

(lt)-go0|®g,.® e-i0e (1)

где ( ) двоичный код нормированного времени , Q -tf- в счетчике 6;

-йойг ) ВД Тр&я номера v на выходе логической схемы 2;

ф - знак сложения по модулю 2.

Известно, что нормированная частота следования i сформированной таким образом функции Уолта са1 (fjt) совпадает с ее номером v, то есть V-L Поскольку входные импульсы поступают равномерно, за любое другое время tn, отличное от Т, на выходе генератора функций Уолша появится число и мпульсов

..,.,|Ы..|1.;.

Зная, что S(T)2 , где - число разрядов счетчика 6, получаем

HtK)(i«)

(2)

Поскольку f SinKa t. то

40

)гт) СЗ)

Эти произведения, представленные в виде числа ; импульсов, суммируются счетчиками 5, в которых после 2 периодов пилообразного напряжения будут сформированы коды спектральных коэффициентов SK,- Вьпшсление коэффициентов реализуется в соответствии со следующим выражением

I гт;7г,.1 5(t)5mKwt

« 2

f4)

,2...р

Формула .изобретения

Аналого-цифровой спектроанализатор, содержащий управляемый ключ, один вход которого

соединен с генератором тактовых импульсов, а второй - с выходом сравнивающего устройства, у которого один вход соединен с источником иссле дуемого сигнала, а второй - с генератором пилообразного напряжения,отличающийся тем,что, с целью расширения функщональных возможностей, он снабжен р идентичными каналами, каждый из которых содержит первый двоичный счетчик, соединенный ,с логическим комбинационным элементом, выходы которого соединены через логические элементы И с последовательно включенными полусумматором и вторым .счетчиком, а вторые входы элементов И соединены с третьим счетчиком, причем, объединенные входы третьих счетчиков всех каналов соединены с выходом управляемого

ключа, а объединенные входы первых счетчик(ж - с выходом блока синхронизации и с отнхронизирующим входом генератора пилообразного напряжения, а вход блока шнхронизации соединен с источником исследуемого сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

SUk)

т М 1

пппппппп

пп

и

11111 IIH

i

(

иг.г