Устройство для параллельного спектрального анализа электрических сигналов Советский патент 1979 года по МПК G01R23/16 

- 1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к устройствам для спектрального преоб.разования электрических сигналов и может найти широкое применение при параллельном спектральном анализе электрических сигналов.

Известны анализаторы, содержащие блок задержки и блоки взвешенного суммирования, состояпцие из весовых резисторов и сумматоров l.

Их недостатком является сложность конструкции.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство,содержащее Л спектральных преобразователей, состо$пцих из блоков задержек и блоков взвешенного суммирования, а также сумматоры 2.

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции при достаточно большом числе выходов в широком частотном диапазоне и неоднородность структуры.

Целью данного изобретения является упрощение конструкции и получение однородной структуры устройства.

Для этого в устройстве для паралельного спектрального анализа электрических сигналов, содержащем П блоков спектральных преобразователей, каждый из которых состоит из блока задержек, выходы которого связаны с входами параллельно включенных блоков взвешенного суммирования, выходы каждого блока

взвешенного суммирования спектрального преобразователи, начиная с первого, вход блока задержек которого является входом устройства, подключены к входам соответствующих блоков задержек других спектральных преобразователей.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схемаустройства; на фиг. 2 приведены графики, иллюстрирующие его построение при количестве выходов К каждого, спектрального преобразователя, равного двум, Устройство содержит Е спектральных преобразователей 1-1, 1-2, 1-...1-(К+1). 1-С , каждый из которых имеет один вход и К выходов, блоки 2-1, 2-2, 2-j ... 2-(К+1)...2- С задержек, блоки 3-1.., 3-К, 3-(К+1)...3-(2К+1)„..3-;;... 3-(У+К) взвешенного сумм1фовашш. -Конструкшш предложенного устройства представляет собой иерархическую структуру, имеющую Г (ГЯ) уровней иерархии. На каждом уровне иерархии находится конечное число спектральных преобразователей, каждый из которых имеет один вход и К (К 2) выходов и содердшт один блок задержек, вход которого является входом спектрального преобразователя, и включающий S элементарных задержек, и К блоков взвешенного су мированиЯ| выходы которых являются выходами данного спектрального преобразователя, а каждый из спектральных лреобразователёй содержит весовых параметров (резисторов). Каждый спектральный преобразователь устройства является элемеетраным парал Пёльньш аналиэатором спектра электричес ких сигналов, реализующим К полосовых фильтров с требуемыми характеристика Ми, йолбсы пропускания которых равны и. равномерно перекрывают заданный частотный диапазон. При этом вход каткдого спектрального преобразователя, иаходяоцегося на -м (2 Г-1) уровне иерархии, соеди-ней только с одним выходом соответствуюшего спектрального преобразователя, находящегося на ( | -1) уровне иерархии, каждый из К выходов соединен с . вхйдом только однрго спектрального преобразователя, находящегося на (+1)-м Уровне иерархии, на первом уровне иерархии находится один спектральный преобразователь, вход которого является входом устройства, а выходы спектральных преЬбразователей, находящихся на Г-м уровне иерархии, является П выходами устройства. Каждый спектральный преобразователь устройства (например, бйок 1-1 фиг. 1) содержит один блок .задержек (например, блок 2-1 фиг, 1), имеющий одяй вход, являющийся входом данного спектрального преобразователя, и S выходов, состй. ящнйиз S элементарных задержек, и К блоков взвешенного суммирования (например, блоки 3-1,.., 3-К, фиг. 1), каждый из кото рых имеет S входов, подсоединенных к л выходам блока задержек, и один выход, явлающийся одним из К выходов данного спектрального преобразователя и состоит из весовых параметров (резисторов) и одного сумматора. Устройство работает следующим образом (). Пусть задан исходный частотный диапазон анализа сигналов 0-f (фиг. 2а). Спектральный преобразователь, находящийся на первом уровне иерархии, реализует два полосовых фильтра, полосы пропускания которых разбивают диапазон 26), причем полосы пропускания данных полосовых фильтров будут заданными частотными диапазонами для двух спектральных преобразователей, находящихся на втором уровне иерархии. Полосы. пропуска- . нйя полосовых фильтров, реализуемых спектральными преобразователями, находящимися на втором уровне иерархии, разобьют диапазон на четыре равнь1х поддиапазона (фиг. 2в), которые, в свою очередь, будут заданными частотными диапазонами для четырех спектральных преобразователей, находящихся на третьем уровне иерархии и так далее. Спектральные преобразователи, находящиеся на Г-м уровне иерархии, реализуют 2 полосовых фильтров, полосы пропускания которых разбивают диапазон О на 2 равных поддиапазона .и являются полосовыми фильтрами с требу- емыми спектральньши характеристиками « : сигналов в диапазоне . Причем, выходы полосовых фильтров реализуемых на Г-м уровне иерархии, будут Y выходами устройств13. Следовательно, при анализе сигнала, им частотные составляющие в полосе частот на каждом урдвне иерархии структуры предложенного устройства, каждый спектральный преобразоватёль выделяет частотные составляющие ййследуемогч сигнала, занимающие опредеяенную полосу частот, которая при Переходе к последующему уровню иерархЗйи становится в два раза уже, и на последнем, уровне иерархии выделя(отся частотные составляющие сигнала, занимающие требуемые полосы частот. Таким образом, предложенное устройртво для анализа электрических сигналов является простым по констругдши. Устройство имеет широкий динамический диапазон, может работать в широком частотном диапазоне анализа сигналов.

Опенка сложности (стоимости) предложешюго устройства при п 128 и ко пичестве элементарных задержек ni 512 показывает, что она более чем в 15 раз меньше сложности (стоимости) известного устройства. .

Формула изобретения

Устройство для параллельного спектрального анализа электрических сигналов, содержащее h блоков спектральных преобразователей, каждый из которых состоит из блока задержек, выходы которого связаны с входами параллельно включенных блоков взвешенного суммирования, о тличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и получения

однородной структуры устройства, выхоWды каждого блока взвешенного суммирования спектрального преобразователя, начиная с первого, вход блока задержек которого соединен с входом устройства, подшпочены к входам соответствующих блоков задержек других спектральных преобразователей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Архангельский С. В. Применение и синтез блоков взвешенного суммирования. Сборник тезисов Всесоюзного сове.щания по техническим средствам аналоговой и аналого-цифровой вычислитель iной техники. Кишинев, 1975, с. 36-38.

«

2.Голд Б, Рейдер Ч. Цифровая обработка сигналов. М., Сов. Радио, 1973, с. 314.

p-JI-IlT

I.. л /ы 1 II

ЦТ-Л-ИН|

3-y )|l

il n: tiTrJ