Спектральный анализатор Советский патент 1979 года по МПК G06F17/18 G06F17/17 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для постро ения цифровых спектроанализаторов случайных стационарных аргодических сигналов с произвольными законами распределения. Известен спектральный анализатор содержащий блок согласования, генератор гармонических колебаний, знаковые блоки, интеграторы, квадраторы, сумматор и усреднители l . Наличие нестабильных аналоговых интеграторов и квадраторов делает подобные устройства не только сложными в аппаратурном отношении но и приводит к большой приборной погреш ности при измерении оценки спектрал ной плотности. Из известных спектральных анализаторов наиболее близким по технической сущности является устройство 2. Известное устройство содержит блок согласования,вход которого яв ляется входом анализатора, генерато гармонических сигналов, генератор вспомогательных сигналов, два усред нителя и суммирующий усреднитель. Кроме того, прототип содержит генератор счетных импульсов, нелинейный преобразователь, блоки умножения, соединенные с аналоговыми усреднителями, сравниваквдие устройства, триггеры и счетчики. Известное устройство служит для получения оценки спектральной плотности. недостатком указанного известного устройства является наличие умножителей и сравнивающих устройств, работающих с многоразрядными числами, вследствие чего известное устройство является достаточно сложным. Целью настоящего изобретения является упрсмдение устройства для получения оценки спектральной плотности стационарных эргодических случайных сигналов. Эта цель достигается тем, что в анализатор введены четыре управляetvQbDC преобразователя полярностей, первые входал первого и второго управляемых преобразователей полярностей подключены к выходу блока согласования, вторые входы управляемых преобразователей полярности соединены соответственно с первым и вторым вь1ходами генератора гармоиичес,ких сигналов, третьи входи подключены к первому выходу генератора вспомогательных сигналов, второй выхол которого подключен к первым входам третьего и четвертого управляемых преобразователей полярности, вторые и третьи входы которых объединены и соединены соответственно с выходо первого и второго усреднителей, вхо которых подключены соответственно к выходам первого и второго управля емых преобразователей полярностей; входы суммирующего усреднителя подключены соответственно к выходам третьего и четвертого управляемых преобразователей полярности. Другое отличие устройства состои в том, что управляемый преобразователь полярностей содержит инвертор, первый и второй ключи и коммутатор, выходы которого соединены соответст венно с первыми входами ключей, выходы которых объединены и являются выходом управляемого преобразовател полярностей, второй вход первого кл ча соединен с выходом инвертора, второй вход второго ключа и вход инвертора объединены и являются первым входом управляемого преобразователя полярностей, вторым и третьим входами которого являются соответственно первый и второй вход компаратора. Использование упомянутых соедине ний управляемых преобразователей полярностей в предлагаемом устройст ве позволяет существенно упростить его аппаратурную реализацию, выражающуюся в замене сложных умножающих и квадрирующих устройств в прототипе, работающих с многоразрядными числами, простыми однотипными управляемыми преобразователями полярностей, которые представляют собой типовые аналоговые ключи. На фиг,1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема управляемого преобразователя полярностей.

Предлагаемый спектральный анализатор содержит блок согласования 1, генератор гармонических сигналов 2, первый и второй управляемые преобразователи полярностей 3, первый и второй усреднители 4,генератор вспомогательных сигналов 5, третий и четвертый управляемые преобразователи полярностей 6, суммирующий усреднитель 7. Каждый управляемый преобразователь полярностей содержит инвертор 8, первый и второй ключи 9 и компаратор 10.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После масщтабироваиия и центрирования в блоке согласования 1 случайный сигнал x(t) разветвляется на два канала - синусный и косинусный. Рассмотрим работу одного канаV

U(.p -К. jxCtlSitlUJtdt,

где К - коэффициент пропорциональности.

Далее это напряжение поступает на вход выходного управляемого, преобразователя полярностей 6. П9скольку первый и второй входы этого преобразователя объединены, то на выходе его компаратора будет сигнал вида W , равный знаку суммы допол- нительного сигнала Q(t) со второго выхода генератора Ь с упомянутыми свойствами. В результате на один вход выходного усреднителя с синусного канала .поступает напряжение видала,поскольку другой канал работает аналогично. Поступая на первый вход входного управляемого преобразователя 3 синусного канала, сигнал x(t) через инвертор 8 попадает на вход одного ключа 9 и непосредственно на вход другого ключа 9. на вторые(управляющие) входы ключей подаются кусочнопостоянные сигналы с прямого и инверсного выходов компаратора 10 таким образом, что когда открыт один ключ, то другой закрыт. Компаратор 10 входного управляемого преобразователя полярностей 3 сравнивает два сигнала - с синусного выхода генератора гармонических сигналов 2 и с первого выхода генератора вспомогательных сигналов 5. Дополнительный сигнал должен быть независимым от синусоидального сигнала и от входного сигнала, иметь равномерную плотность распределения в пределах изменения сравниваемого с ним сигнала. Таким образом, на прямом выходе компаратора 10 будет сигнал вида (t), равный знаку сумки синусоиды и первого вспомогательного сигнала.. Причем, если полярность (t) и x(t) одинаковая, то открыт ключ 9 прямой ветви, а если - разная, то открыт ключ 9 ветви с инвертором 8. В результате на выходе управляемого преобразователя полярностей появляется напряжение, представляющее собой в сумме двуполярный сигнал, пропорциональный произведению x(t) r|(t) поступающий на вход аналогового усреднителя 4. При условии что время корреляции длительного сигнала Т и время корреляции входного сигнала Т находятся в соотношении Гд Тц , а постоянная времени усреднителя -Гд выбрана из условия Гд«Со«ГцНапряжения на выходе этого усреднителя по истечении времени TO гГо будет: